化 工 原 理 实 验 报 告

一、实验目的

1.        熟悉板框压滤机的构造和操作方法；

2.        通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；

3.        学会测定过滤常数K、q_e、τ_e及压缩性指数S的方法；

4.        了解操作压力对过滤速率的影响；

5.         学会有关测量与控制仪表的方法。

二、基本原理

实验原理：过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。

影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为：

                                                        (1)

由此可以导出过滤基本方程式：

                                                              (2)

恒压过滤时，令k=1/μr^’v，K=2k△p^1-s，q=V/A，q_e=Ve/A，对(2)式积分得：

(q+q_e)²=K(τ+τ_e)                                                                 (3)

K、q、q_e三者总称为过滤常数，由实验测定。

对（3）式微分得：       2(q+q_e)dq=Kdτ

                                                                         (4)

用△τ/△q代替dτ/dq，用代替q 。在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔△τ_i，和对应的滤液质量△M（除水的密度换算成体积△V_i），可计算出一系列△τ_i、△q_i、_i，在直角坐标系中绘制△τ/△q～的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2q_e/K，可求得K和q_e，再根据τ_e=q_e²/K，可得τ_e。

改变过滤压差△p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得：

 lgK=(1-S)lg(△p)+lg(B)                                                                              (5)

在实验压差范围内，若B为常数，则lgK～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S。

三、实验装置流程

四、实验步骤及注意事项

1、开启电源开关。关闭所有手动阀门。

2、料液搅拌：开启空压机，打开阀3、缓慢微开阀4，将压缩空气通入配料槽，使CaCO₃悬浮液搅拌均匀。（缓慢微开的目的，是为了防止气体速度太快而冲料）

3、安装过滤系统：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿。滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

4、重力灌料：等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀2，在压力槽排球阀16打开的情况下，打开阀4、阀6，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜1/2~1/3处，关闭阀4、阀6。

5、压力料槽搅料：通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌，压力料槽的排气阀要不断缓缓排气。至混浊时停止。

6、压力料槽稳压：打开1#气路，打开阀2、阀5、阀7、阀10、阀12、阀14，开始试验。

7、开启过滤段阀门，开始计时：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。每20秒记录一次V变化量。测量8~10个读数即可停止实验。

8、切换气路，压力稳定后重复过滤实验。

9、料液压回：实验完关闭阀2、阀4，打开阀4、阀6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶。

10、清洗滤布：打开板框，观察滤饼的形状。用过滤出来的清水洗涤滤布，将水倒回料液槽供下次实验用。

11、关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。

五、原始实验数据（附页）

六、数据处理

q =Ve/A=m/(A)

=1000kg/m³,A为滤饼面积，A=0.11*0.11*2=0.0242m²

图1： 低压时/q~q的关系

           

由上表可知：2/k=8154.59,所以k=2.4526*10^-4m²/s,

截距(2/k)*qe=967.20，所以qe=0.1186m³/m²

因为e=qe/k,所以e=483.6s

 

 图2：中压时/q~q的关系

      

由上表可知：2/k=9975.53,所以k=2.005*10^-4m²/s,

截距(2/k)*qe=1146.50，所以qe=0.1149m³/m²

因为e=qe/k,所以e=573.25s

图3：高压时/q~q的关系

由上表可知：2/k=11745.58,所以k=1.7028*10^-4m²/s,

截距(2/k)*qe=1826.20，所以qe=0.1555m³/m²

因为e=qe/k,所以e=913.22s

七、结果分析与讨论

1.实验过程中即使滤布夹得很紧，还是发生了较为严重的漏水现象，使实验存在较大的误差。

2.实验过程中，在进行调压时，压力开始时不稳定，导致滤液开始时流速不稳，影响数据记录。

3.时间间隔为20s，相隔比较短，时间控制不好就更会导致误差的偏大。

八、思考题解答

当你在某一恒压下所测得的K，qe，e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？

K逐渐变大，qe也将逐渐变大，e逐渐变小

2、影响过滤速率的主要因素有哪些？

仪器的阻力，以及由于在滤布上所积累的滤饼越来越多，导致阻力增大，所滤液经过的速率逐渐变小

3、为什么过滤开始时，过滤常常有点浑浊，而过段时间后才变清？

刚开始时，过滤介质中微细孔道的直径可能大于悬浮液中部分颗粒的直径，因而，过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，但是颗粒会在孔道中迅速的发生架桥现象，使小于孔道直径的细小颗粒也可能被拦截，故当滤饼开始形成时，滤液就开始变清了。

第二篇：3.恒压过滤常数测定实验金1

注1：此表格红色的单元格填写你的实验数据，自动计算、画图。非红色部分请勿编辑修改！注2：K-1的数据，需要你自己从实验图上面的线性趋势线方程得出。