数据处理 以低压数据为例 △ M1=2045g

则△V1=△M/ρ=2.045/1000=2.045×10m A=0.048m

△q1=△V1/A=2.045×10/0.048=0.0426m/m q0=0 则q1=q0+q1=0.0426 m/m △τ/△q=20/0.0426=469.5sm/m

2

3

3

2

-3

3

2

3

-33

以dτ/dq为纵坐标，以q为横坐标作图

得其斜率为1792.16504，截距为388.70609 所以其2/K=1792.16504，(2/K)qe=388.70609，

所以K=1.116×10-3，qe=0.2169 表二 中压实验数据处理

以dτ/dq为纵坐标，以q为横坐标作图

得其斜率为602.69323，截距为356.82744 所以其2/K=602.69323，(2/K)qe=356.82744 所以K=3.318×10-3，qe=0.592 表三 高压实验数据处理

以dτ/dq为纵坐标，以q为横坐标作图

得其斜率为1037.50218，截距为196.33932 所以其2/K=1037.50218，(2/K)qe=196.33932 所以K=1.928×10-3，qe=0.189 结果分析与讨论

实验结果稍有偏差，所得到的各组点偏离直线，主要是因为： 1、装置本身有点问题，有漏水现象，导致试验误差

2、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。 3、在接滤液的时候，有少量液体泄漏，影响实验。 一、 思考题解答

1、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？ 答：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？

答：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？

答：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：板式过滤实验

实验五   板式过滤实验

一﹑实验目的

1．了解过滤机的构造﹑流程﹑操作原理，掌握过滤的操作方法；

2．测定一定物料恒压过滤时的过滤常数K、qe、θe 及s、k，确定恒压过滤方程。

3．测定洗涤速率并验证最终速率和洗涤速率的关系。

二、结构特性

1．采用整体式框架结构，结构紧凑。

2．采用精度较高的压差计系统，测量精度高。

3．系统操作稳定，数据重现性好。

三、实验原理

过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动。所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加。因此在势能差Δ（p+ρgz）不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降，即过滤速度不断降低。过滤速度 u 的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即：

u=dV/（Adτ）=dq/dτ

式中： A ——过滤面积，m²；

τ——过滤时间，s；

V ——滤液量，m³。

可以预测，在恒定压差下，过滤速度dq/dτ与过滤时间τ之间有如图（1）所示关系：

单位面积的累计滤量q和τ的关系，则如图（2）所示：

影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液(含有固体粒子的流体)性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。

比较过滤过程与流体经过固体床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固定床的表观速度u。同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺范围。

因此，可利用流体通过固体床压降的简化数学模型，寻求滤液量q与时间τ的关系，在低雷诺数下，可采用Kozeny的计算式：

 

对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速率的计算式为：

式中：qe=Ve/A；

Ve ——形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量 m³；

r——滤饼的比阻， m³/kg；

V——单位体积滤液所得到的滤饼的体积，m³/m³；

φ——悬浮液中单位体积净液体中所带固体颗粒量；

μ——滤液的粘度，Pa s；

K——过滤常数，m²/s。

在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得：q²+2qq_e=Kτ。

由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间或者在过滤时间、过滤条件一定时为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。

在利用上述方程计算时，需要知道 K、q_e 等常数，而 K、q_e 常数只有通过实验才能测定。 在用实验方法测定过滤常数时， 需将上述方程变换成如下形式：

因此，实验时只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量以τ/q～q 作图得直线。读取直线斜率 1/K 和截距 2q_e/K，求取常数 K 和 q_e 的值。或者将τ/q 和q_e的数据用最小二乘法求取 l/K 和 2 q_e /K 值，进而计算 K 和q_e 的值。 

若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液 q₁，则在τ₁ 至τ₂ 及 q₁至 q₂ 范围内将上述微积分方程积分整理后得：

 

上述表明 q-q₁ 和（τ－τ₁）/（q－q₁）为线性关系，从而能方便地求出过滤常数 K 和 q_e。

用最小二乘法回归直线方程时，设回归方程为 y=α+βx，则：

β=[（xy）_平均－x _平均 y_平均]/[（x²）_平均－（x _平均）²]，α=y_平均－βx _平均。

四、实验装置及流程

1．装置

实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、滤液计量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙(CaCO₃)或碳酸镁(MgCO₃)的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液由供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过滤机过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。

2.实验流程

本实验的流程如下图所示。

五、实验步骤

1．实验可选用 CaCO₃ 粉末配制成滤浆，其量约占料桶的 2/3 左右，配制浓度在 8.0B°左右（约 10%，wt）。

2．料桶内滤浆可用压缩空气和循环泵进行搅拌，桶内表压强控制在0.1 ～0.2MPa，不能超过料桶承受的压强0.14MPa。

3．滤布在装上之前要先用水浸湿。

4．实验操作前，应先让供料泵通过循环管路，循环操作一段时间，过滤时也要保证料液循环。结束后，应关闭料桶上的出料阀，打开旁路上清水管路清洗供料泵，以防止 CaCO₃ 在泵体内沉积。

5．实验初始阶段不是恒压操作。因此可采用二只秒表交替计时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间τ₁ 和相应的滤液量 q₁。过滤压强不要超过0.08MPa。

6．当滤液量很少时，滤渣已充满滤框后，过滤阶段可结束。

六、实验记录

过滤物系：轻质碳酸钙               计量筒直径：   

圆板过滤器直径：内径 150mm        框厚：

过滤操作压强：                     料液浓度：   

料液温度：

测定恒压操作下过滤常数Kq_e，也可测洗涤速率。

1．以累积滤液量q和τ作图。

2．以τ-τ₁/q-q₁对q-q₁作图，求出K、q_e并写出完整的过滤方程式。

七、实验数据处理

数据处理结果如表所示，以序号 2 为例写出计算过程。

八、实验讨论

1．将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出 K 和 q_e，并写出恒压过滤方程。

2．用最小二乘法求取斜率和截距并由此求出 K 和 q_e，与图解求出的比较。

3．本实验如何洗涤滤饼？

4．本实验如何吹干滤饼？

5．在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数 s 和物料特性常数 k？

过滤实验装置操作规程

1．将清洁水放入容器内，启动泵清洗输料管路、过滤器、滤布，然后放尽清洗液。

2．将配制好的浓度为8°波美度的滤浆（超细CaCO₃或Mg CO₃），倒入容器内。

3．关闭进入过滤器的阀门。启动泵，打开循环阀门，运转数分钟，使料液充分混合。

4．恒压过滤操作的压力必须小于0.08MPa（泵的最大能力）。压力的控制，须通过调节循环阀门的开度得以实现。

5．若选择稍大些压力操作，可采用不停循环泵（为了混料均匀），加用空压机加压（料罐须密闭）操作。压力不可大于0.14MPa（精密压力表上限为0.16MPa）。

6．过滤器装配顺序：底盖板、多孔过滤板、滤布、板框、压力分布板、上盖板。

7．实验结束后，须放尽容器内的剩余浆液，然后用清水认真对泵、输料管路、滤布、过滤器进行清洗。

8．滤饼可以重复使用。

操作时应注意的事项  

1．过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。

2．计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。

3．实验结束时关闭阀门3。用阀门接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自来水灌入储料槽中。

4．电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。

5．启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。