1、 化 工 原 理 实 验 报 告实 验 名 称： 恒压过滤常数测定实验 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 日 期： 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、 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。二、 实验原理1、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
2、速率不断降低。2、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：(q+qe)2=K(+e) （1） K、q、q e 三者总称为过滤常数，由实验测定。对（1）式微分得： 2(q+qe)dq=Kd（2） eqKdq2该式表明以 d/dq 为纵坐标，以 q 为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K，截距为 2qe/K。 （2）式中可用/q 代替 d/dq，用 代 替 q 。上式可以改写成：/q=2/K* q+2/K* qe （3）在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔 i，和对应的滤液质量M（除水的密
3、度换算成体积V i） ，可计算出一系列 i、q i、 i，在直角坐标系中绘制/ q 的函数关系，得一直线，斜率为 2/K，截距为2qe/K，可求得 K 和 qe，再根据 e=qe2/K，可得 e。三、 实验装置流程LpaKu223 )1(图一、板框压滤机过滤装置图CaCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。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。配制含 CaCO335（wt%）的水悬浮液。2. 料液搅拌：开启空压机，关闭阀 1、阀 4、阀 5
4、，打开阀 3、阀 2， ，将压缩空气通入配料槽，使 CaCO3 悬浮液搅拌均匀。 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 3，打开阀 5 及压力料槽上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜 2/3 处，关闭阀 2、阀 5。5. 压力料槽搅料：打开阀 4，通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。6. 压力料槽稳压。打开 1#气路，打开阀 2、阀 5、阀 7、阀 10
5、、阀 12、阀14，开始实验。7. 开启过滤段阀门，开始计时。手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次V 取 0.10.5kg 左右，滤液量可以由电子天平处读出。记录相应的过滤时间 及滤液量。每个压力下，测量 810 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：实验完毕关闭阀 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：每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。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
6、）六、 数据处理1、已知：每个框过滤面积0.038m 2，框数2个 A=220.038=0.152 m2表6-1、滤液量数据记录低压P 1 中压P 2 高压P 3时间(S)滤液量/Kg滤液体积V / m3滤液体积增量V / m3滤液量 /Kg滤液体积 V / m3滤液体积增量V / m3滤液量/Kg滤液体积 V / m3滤液体积增量V / m320 1.231 1.231*10-3 1.231*10-3 3.022 3.022*10-3 3.022*10-3 2.219 2.219*10-3 2.219*10-340 2.465 2.465*10-3 1.234*10-3 6.001 6.00
7、1*10-3 2.979*10-3 4.356 4.356*10-3 2.137*10-360 3.475 3.475*10-3 1.010*10-3 8.625 8.625*10-3 2.624*10-3 6.140 6.140*10-3 1.784*10-380 4.460 4.460*10-3 0.985*10-3 11.23 11.23*10-3 2.605*10-3 7.880 7.880*10-3 1.740*10-3100 5.480 5.480*10-3 1.020*10-3 13.726 13.726*10-3 2.496*10-3 9.467 9.467*10-3 1.58
8、7*10-3120 6.405 6.405*10-3 0.925*10-3 15.879 15.879*10-3 2.153*10-3 10.990 10.990*10-3 1.523*10-3140 7.297 7.297*10-3 0.892*10-3 18.125 18.125*10-3 2.246*10-3 12.463 12.463*10-3 1.473*10-3160 8.145 8.145*10-3 0.848*10-3 20.171 20.171*10-3 2.046*10-3 13.906 13.906*10-3 1.443*10-3表 6-2、单位时间过滤面积对应的滤液体积
9、和体积增量（计算公式: q=V/A）低压P1 中压P2 高压P3时间间隔(20S)q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)1 8.099*10-3 2469.44 19.881*10-3 1005.98 14.599*10-3 1369.962 16.217*10-3 2463.66 39.480*10-3 1020.46 28.658*10-3 1422.583 22.862*10-3 3009.78 56.743*10-3 1158.55 40.395*10-3 1704.014 29.342
10、*10-3 3086.42 73.881*10-3 1166.99 51.842*10-3 1747.185 36.053*10-3 2980.18 90.303*10-3 1217.88 62.283*10-3 1915.526 42.138*10-3 3286.77 104.467*10-3 1412.03 72.302*10-3 1996.217 48.007*10-3 3407.73 119.243*10-3 1353.55 81.993*10-3 2063.778 53.585*10-3 3585.51 132.704*10-3 1485.77 91.487*10-3 2106.59
11、1） 、低压P 1, t/qq 曲线：低压时得到直线 y=24429.97x+2253.5K=2/24429.97=8.187*10-5 qe=2253.5/24429.97=0.092 e= qe/K=1126.72） 、中压P 2, t/qq 曲线：2） 、中压P 2, t/qq 曲线 :3） 、高压P 3, t/qq 曲线 :中压时得到直线 y=4297.80x+885.6K=2/4297.80=4.65*10-4 qe=885.6/4297.80=0.2061 e= qe/K=443.23） 、高压P 3, t/qq 曲线：高压时得到直线 y=10374.75x+1215.5K=2/4
12、297.80=1.93*10-4 qe=885.6/4297.80=0.1172 e= qe/K=607.2七、结果分析与讨论1 本实验的目的是通过恒压过滤实验验证过滤基本原理，实验时要注意夹滤布要对牢板上的洞，安装滤板和滤框用螺旋压紧时，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。1、本实验操作比较简单，但是容易产生误差。误差的来源主要包括： 1） 、板框之间连接不紧密，水没有经过滤布就直接流下来被作为滤液；2） 、CaCO 3没有搅拌均匀；3） 、接、到滤液时不慎溅出；4） 、计时产生的时间误差；5） 、仪器本身的误差；6） 、读数时的个人无误差。八、 思考题解答1、在恒压过
13、滤实验中,为什么随着过滤的进行,所得滤液越来越少？过滤实验,主要是靠压差滤液过滤进行的，在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力加大，实际提供给滤液作为动力的压差减少，滤液越来越难通过滤饼，甚至在过一段时间后，过滤就会因为阻力大而停滞。2、为什么过滤开始时，滤液常常有点混浊，过段时间后才变清？在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始没有滤饼层，过滤效果不佳，随着滤饼层的增厚，滤液就变清了。开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。3、影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得的 K、q e、 e 值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？过滤压强提高一倍，K 提高到原来的 2（1-S）倍。qe 是由介质决定，与压强无关。根据 e=qe/K 知， e 是变为原来的 1/2。qe 和 e 是反映过滤介质阻力大小的常数，为常数(本实验默认滤饼不可压缩，S=0) 。
