恒压过滤实验
板框压虑机的结构尺寸：
框厚度20mm，单板的过滤面积0.0177m2，框数为2块，总过滤面积为0.0254 m2
空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8MPa。
五、数据记录
记录实验原始数据列于下表。
六、数据处理
根据原理部分的公式，计算结果列于下表。
以q τ??为纵坐标，q 为横坐标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距，
斜率： 2
S K =
=215768，k=9.269×10-6 截距： 2
e I q K ==1503.4, 则， 2
2,K m s S
=
3,2e KI I q m S
==
22
2
,e e q I s K KS
τ==
九、讨论、心得
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。
2处理数据分析时发现一二两组数据存在很大偏差，可能是做实验量水的体积时
溢出很多，使数据不准确。以后实验要注意一下。 3影响过滤速率的主要因素有过滤压强、过滤介质、过滤面积。
一、 实验课程名称：化工原理 二、实验项目名称：恒压过滤常数测定实验 三、实验目的和要求： 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 、τe 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。 四、实验内容和原理 实验内容：测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K 及压缩性指数S 。 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： L p a K u μεε?-=223')1(1 (1) 由此可以导出过滤基本方程式： )('12Ve V v r p A d dV s +?=-μτ (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+τe ) (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 e q K q K dq d 22+=τ (4) 用△τ/△q 代替dτ/dq ，用q 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△τi ，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△τi 、△q i 、q i ，在直角坐标系中绘制△τ/△q ～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τe =q e 2/K ，可得τe 。 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(2k) (5) 在实验压差范围内，若k 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 ，进而确定物料特性常数k 。 五、主要仪器设备 实验装置如图1-1所示：
恒压过滤 . 一、实验名称： 恒压过滤 二、实验目的： 1、熟悉板框过滤机的结构； 2、测定过滤常数K、q e、θe； 三、实验原理： 板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（ ）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图 2-2-4-2b）所示。
图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图 在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。 恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示： )()(2 2e e KA V V θθ+=+ （1） 式中：V ——时间θ内所得滤液量[m 3 ] V e ——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m 3 ] θ——过滤时间[s] θe ——获过滤液量V e 所需时间[s] A ——过滤面积[m 2 ] K ——过滤常数[m 2/s]
恒压过滤常数的测定 姓名：王丽 班级：应化11001 序号：15 指导教师：吴洪特 一.实验目的及任务 Ⅰ.熟悉板框压滤机的构造和操作方法 Ⅱ.通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论 Ⅲ.学会测定过滤常数K 、e q 、e τ及压缩性指数s 的方法 Ⅳ.了解操作压力对过滤速率的影响，掌握过滤问题的简化工程处理方法。 二．基本原理 过滤式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，还与滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力有关。 过滤速率基本方程式 ) ('12e s V V r p d dV +?A = -υμτ （1） 式中 V ————时间内的滤液量，m 3； τ————过滤时间，s ； p ?————过滤压降，Pa ； μ————过滤粘度，Pa.s ； A ————过滤面积，m 2； s ————滤饼压缩性指数，量纲一，一般s=0-1，对不可压缩滤饼，s=0； 'r ————单位压强差下的比阻，1/ m 2； υ————滤饼体积与相应滤液体积之比，量纲； e V ————虚拟滤液体积，m 3； 恒压过滤时，令s s k r p --?P =?= 112'2K υμ，A V q =，V V q e e =，对式（1）积分得 )()(2 e e K q q ττ+=+ （2） 式中 q ———单位过滤面积的滤液体积，m 3/ m 2; e q ———单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/ m 2; e τ———虚拟过滤时间，s; K ———滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定，m 2/s ； K 、e q 、e τ————三者总称为过滤常数，利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先知道K 、e q 、e τ，而这三个过滤常数需要由实验测定。
恒压过滤实验
一、实验目的
1、掌握恒压过滤常数 K、通过单位过滤面积当量滤液量 qe 、当量过滤时间 ? e 的测定方法； 加深 K、 qe 、 ? e 的概念和影响因素的理解。 2、 学习滤饼的压缩性指数 s 和物料常数 k 的测定方法。 3、 学习
d? ——q 一类关系的实验测定方法。 dq
4、 学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度的减小实验工作量的目的。 5、 学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试 验指标随各因素的变化趋势，了解适宜操作条件的确定方法。
二、实验内容
1、设定试验指标、因素和水平。因可是限制，分 4 个小组合作共同完成一个正交表。 故同意规定实验指标为恒压过滤常数 K，设定的因素及其水平如表 6-1 所示。假定各因素之 间无交互作用。 2、为便于处理实验结果，应统一选择一个合适的正交表。 3、按选定正交表的表头设计，填入与各因素水平对应的数据，使它变成直观的“实验 方案”表格。 4、分小组进行实验，测定每个实验条件下的过滤常数 K、q 5、对试验指标 K 进行极差分析和方差分析；之处各个因素重要性的大小；讨论 K 随其 影响因素的变化趋势；以提高过滤速度为目标，确定适宜的操作条件。
三、实验原理
1.恒压过滤常数 K、 qe 、 ? e 的测定方法。 在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固 体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤 的进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。 恒压过滤方程
(q ? qe ) 2 ? K (? ? ? e )
式中 q———单位过滤面积获得的滤液体积， m / m ；
3 2
（1）
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动围，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： （1） 式中：u —过滤速度，m/s ； V —通过过滤介质的滤液量，m 3 ； A —过滤面积，m 2 ； τ —过滤时间，s ； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2 ； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ； r —滤渣比阻，1/m 2 ； C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3 /m 3 ； Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3； r ′ —滤渣比阻，m/kg ；
C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3）式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即V2+2VV e=KA2τ （5） 和从0到积分，则： 将式（4）的积分极限改为从0到V e V e2=KA2τ （6）将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e)dv= KA2(τ+τe) (7) 所需时间，s。 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 再将式（7）微分，得： 2(V+V e)dv= KA2dτ （8）将式（8）写成差分形式，则 （9）式中：Δq—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； Δτ—每次测定的滤液体积所对应的时间，s； —相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 以Δτ/Δq为纵坐标，为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率：S= 截距：I= q e 则，K= ,m2/s
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、qe 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： 2 e = 2(V+V )dV KA d τ 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m 2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： () 2 2=(+)e e V V KA ττ+ 再将式（7）微分，得： 22()=e V V dV KA d τ+ 将式（8）写成差分形式，则
22 =+e q q q K K τ?? 式中： q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3 / m 2 ； τ?— 每次测定的滤液体积所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3 / m 2 。 以 q τ ??为纵坐标，q 为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率： 2=S K 截距： 2=e I q K 则， 2 =K S ，m 2 /s == 2e KI I q S ，m 3 22 2 == e e q I K KS τ ，s 改变过滤压差P ?，可测得不同的K 值，由K 的定义式（2）两边取对数得： lg =(1-s)lg(p)+B K ? 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、实验装置与流程 本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。
恒压过滤参数的测定实验报告 前言 1.过滤介质 过滤是在推动力的作用下，位于一侧的悬浮液（或含尘气）中的流体通过多孔介质的孔道向另一侧流动。颗粒则被截留，从而实现流体与颗粒的分离操作过程。被过滤的悬浮液又称为滤浆，过滤时截留下的颗粒层称为滤饼，过滤的清液称为滤液。 过滤介质即为使流体通过而颗粒被截留的多孔介质。无论采用何种过滤方式，过滤介质总是必须的，因此过程介质是过滤操作的要素之一。 多ZJ系列真空净油机过滤介质的共性要求是多空、理化性质稳定、耐用和可反复利用等。可用作过滤介质的材料很多，主要可以分为： （1）织物介质 织物是非常常用的过滤介质。工业上称为滤布（网），由天然纤维、玻璃纤维、合成纤维或者金属丝组织而成。可截留的最小颗粒视网孔大小而定，一般在几到几十微米的范围。 （2）多孔材料 制成片、板或管的各种多孔性固体材料，如素瓷、烧结金属和玻璃、多孔性塑料以及过滤和压紧的毡与棉等。此滤油机类介质较厚，孔道细，能截留1~3μm 的微小颗粒。 （3）固体颗粒床层 由沙、木炭之类的固体颗粒堆积而成的床层，称为率床。用做过滤介质使含少量悬浮物的液体澄清。 （4）多孔膜 过滤是使水通过滤料时去除水中悬浮物和微生物等的净水过程。滤池通常设在沉淀池或澄清池之后。目的是使滤后水的浊度达到水质标准的要求。水经过滤后，残留的细菌、病毒失去了悬浮物的保护作用，从而为过滤后消毒创造了条件。所以，在以地面水为水源的饮用水净化中，有时可省去沉淀或澄清，但过滤是不可缺少的。 由特殊工艺合成的聚合物薄膜，最常见的是醋酸纤维膜与聚酰胺膜。膜过滤属精密过滤（ultrafiltration），可分离5nm的微粒。 2.滤饼过滤与深层过滤 根据过滤过程的机理有滤饼过滤和深层过滤之分。滤饼过滤又称为表面过滤。使用织物、多孔材料或膜等作为过滤介质。过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。过滤开始时，部分小颗粒可以进入甚至穿过介质的小孔。但很快由颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。被截留在介质表面的颗粒形成称为滤饼的滤渣层，透过滤饼层的则是被净化了的滤液。随着滤饼的形成真正起过滤介质作用的是滤饼本身，因此称为滤饼过滤。滤饼过滤主要适用于含固量较大（>过滤纸;1%）的场合。 深层过滤一般应用介质层较厚的滤床类（如沙层、硅藻土等）作为过滤介质。颗粒小于介质空隙进入到介质内部，而长而曲折的孔道中被截留并附着于介质之上。深层过滤无滤饼形成，主要用于净化含固量很少（<0.1%）的流体，如水的
恒压过滤 一、实验名称： 恒压过滤 二、实验目的： 1、熟悉板框过滤机的结构； 2、测定过滤常数K、q e、θe； 三、实验原理： 板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（ ）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。 图2-2-4-1 板框结构示意图
图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图 在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。 恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示： )()(22e e KA V V θθ+=+ （1） 式中：V ——时间θ所得滤液量[m 3 ] V e ——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m 3] θ——过滤时间[s] θe ——获过滤液量V e 所需时间[s] A ——过滤面积[m 2] K ——过滤常数[m 2/s]
恒压过滤实验 一、实验目的 1、掌握恒压过滤常数K 、通过单位过滤面积当量滤液量e q 、当量过滤时间e θ的测定方法；加深K 、e q 、e θ的概念和影响因素的理解。 2、 学习 dq d θ ——q 一类关系的实验测定方法。 二、实验内容 1、测定实验条件下的过滤常数K 、e q 三、实验原理 1.恒压过滤常数K 、e q 、e θ的测定方法。 在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤的进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。 恒压过滤方程 )()(2e e K q q θθ+=+ （1） 式中q —单位过滤面积获得的滤液体积，2 3 /m m ； e q —单位过滤面积上的当量滤液体积，2 3 /m m ； e θ—当量过滤时间，s ； θ—实际过滤时间，s ； K —过滤常数，m 2 /s 。 将式（1）进行微分可得： e q K q K dq d 2 2+=θ （2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。其斜率为K 2 ，截距为 e q K 2 ，从而求出K 、e q 。至于e θ可由下式求出： e e K q θ=2 （3） 当各数据点的时间间隔不大时， dq d θ可用增量之比q ??θ来代替. 在本实验装置中，若在
计量瓶中手机的滤液量达到100ml 时作为恒压过滤时间的零点，再次之前从真空吸滤器出口到计量瓶之间的管线中已有的滤液在加上计量瓶忠100ml 滤液，这两部分滤液课视为常量（用'q 表示），这些滤液对应的滤饼视为过滤介质意外的另一层过滤介质。在整理数据是，应考虑进去，则方程式变为 q ??θ=K 2q+K 2（e q +q ′ ） （4） 以 q ??θ与相应区间的平均值q 作图。在普通坐标纸上以q ??θ 为纵坐标，q 为横坐标标绘q ??θ~q 关系，其直线的斜率为：K 2；直线的截距为：K 2（e q +q ′）。 过滤常数的定义式：s p k K -?=12 (5) 两边取对数： )2lg(lg )1(lg k p s K +?-= (6) 因常数='= ν μr k 1 ，故K 与p ?的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为s -1，由此可得滤饼的压缩性指数s ，然后代入式（4-5）求物料特性常数k 。 四、实验方法 操作步骤： 1、开动电动搅拌器将滤浆桶内滤浆搅拌均匀（不要使滤浆出现打旋现象）。将真空吸滤器安装好，放入滤浆桶中，注意滤浆要浸没吸滤器。 2、打开进气阀，关闭调节阀5，然后启动真空泵。 3、调节进气阀，使真空表读数恒定于指定值，然后打开调节阀5进行抽滤，待计量瓶中收集的滤液量达到100ml 时，按表计时，作为恒压过滤零点。记录滤液每增加100ml 所用的时间。当计量瓶读数为800ml 时停表并立即关闭调节阀5. 4、 打开进气阀10和8，待真空表读数降到零时停真空泵。打开调节阀5，利用系统内大气压将吸附在吸滤器上的滤饼卸到桶内。放出计量瓶内滤液，并倒回滤浆槽内。卸下吸滤器清洗干净待用。 5、 结束试验后，切断真空泵、电动搅拌器电源，清晰真空吸滤器并使设备复原。 五、实验装置与流程
实验三 过滤综合实验 —— 恒压（板框）过滤实验 本实验设备由过滤板、过滤框、旋涡泵等组成，是一种小型的工业用板框过滤机。本套装置可进行设计型、研究型、综合型实验。由于设备接近工业生产状况，通过实验可培养学生的工程观念、实验研究能力、设计能力以及解决生产实际问题的能力。 一、实验任务 根据教学大纲要求和各实验小组的准备情况，从下列实验任务中选择其中1-2项实验。 1.测定恒压过滤参数K 和过滤介质参数qe 、θe ； 2．改变压力，测定滤饼压缩性指数S 和滤饼物料特性常数k ； 3.研究不同过滤压力对过滤机生产能力的影响； 4．研究在相同压力下，不同滤浆浓度对过滤机生产能力的影响。 二、实验基本原理 滤饼过滤是液体通过滤渣层（过滤介质与滤饼）的流动。无论是生产工艺还是工艺设计，过滤速率的计算都要有“过滤常数”作依据。由于滤渣厚度随着时间而增加，所以，恒压过滤速度随着时间而降低。不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大，即使是同一种物料，由于浓度不同，滤浆温度不同，其过滤常数也不尽相同，故要有可靠的实验数据作参考。 根据恒压过滤方程: ()()e e K q q θθ+=+2 (1) 式中: q ─ 单位过滤面积获得的滤液体积 [ m 3/m 2 ] e q ─ 单位过滤面积的虚拟滤液体积 [ m 3 /m 2 ] θ ─ 实际过滤时间 [ s ] e θ ─ 虚拟过滤时间 [ s ] K ─ 过滤常数 [ m 2 /s ] 将(1)式微分可得: e q K q K dq d 2 2+=θ （2） 当各数据点的时间间隔不大时， dq d θ 可以用增量之比 q ??θ 来代替，即： e q K q K q 22+=??θ （3） 上式为一直线方程。试验时，在恒压下过滤要测定的悬浮液，测出过滤时间θ及滤液累计量q 的数据，在直角坐标纸上标绘 q ??θ 对 q 的关系，所得直线斜率为 K 2，截距为 e q K 2 ，从而求出 K 和 e q 。
恒压过滤常数测定实验 1 实验目的 1.1 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。 1.2 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。 1.3 学会测定过滤常数K、q e、τe及压缩性指数s的方法。 1.4 了解过滤压力对过滤速率的影响。 2 基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）p，滤饼厚度L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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： 式中：u—过滤速度，m/s； V—通过过滤介质的滤液量，m3； A—过滤面积，m2； τ—过滤时间，s； q—通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； p—过滤压力（表压）pa； s—滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s； r—滤渣比阻，1/m2；
C—单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3； Ve—过滤介质的当量滤液体积，m3； r‘—滤渣比阻，m/kg； C—单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： 于是式（1）可改写为： 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2 / s。 将式（3）分离变量积分，整理得： 即 将式（4）的积分极限改为从0到V e和从0到τe积分，则： 将式（5）和式（6）相加，可得： 式中：τe—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 将式（8）写成差分形式，则 式中：△q—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； q—相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 △τ—每次测定的滤液体积 q所对应的时间，s；
姓名 院专业班 年月日恒压过滤 实验内容指导教师 一、实验名称： 恒压过滤 二、实验目的： 1、熟悉板框过滤机的结构； 2、测定过滤常数K、q e、θe； 三、实验原理： 板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（ ）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。
姓名 院专业班 年月日实验内容指导教师 图2-2-4-1 板框结构示意图 图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图 在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的
姓名 院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 四分之一。 恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示： )()(2 2e e KA V V θθ+=+ （1） 式中：V ——时间θ内所得滤液量[m 3] V e ——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m 3] θ——过滤时间[s] θe ——获过滤液量V e 所需时间[s] A ——过滤面积[m 2] K ——过滤常数[m 2/s] 若令：q=V/A 及q e =V e /A ，代入式（1）整理得： )()(2 e e K q q θθ+=+ （2） 式中：q ——θ时间内单位面积上所得滤液量[m 3/m 2] q e ——虚拟滤液量[m 3/m 2] K 、q e 和θe 统称为过滤常数。 式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为
实验二 恒压过滤参数的测定 一、实验目的 1、 在一定真空度下进行恒压过滤，测定其过滤常数K 、q e 、θe 。 2、 改变压强重复上述操作，测定压缩性指数s 和物料特性常数k 。 3、 掌握上述恒压过滤常数的测定方法，加深对过滤操作中各影响因素的理解。 二、实验原理 过滤是将悬浮液中的固液两相有效地进行分离的一种常用的单元操作。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。因此，过滤在本质上是流体通过颗粒层的流动，所不同的仅仅是固体颗粒层厚度随着时间的延长而增加，因而在过滤压差不变的情况下，单位时间得到的滤液量也在不断下降，即过滤速度不断降低。 单位时间透过单位过滤面积的滤液量成为过滤速度：u d dq Ad dV ==θ θ 式中：A ——过滤面积，㎡； θ ——过滤时间，s ； V ——透过过滤介质的滤液体积量，m 3； θ d dq ——过滤速度，m/s ； 影响过滤速度的主要因素有压强差Δp ，滤饼厚度L ，滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度等。 过滤基本方程式的一般形式是：) (12e S V V r P A d dV +'?= -μυθ 其中：r ——滤饼比阻，1/㎡； r '——单位压强差下滤饼的比阻，1/㎡； s ——滤饼的压缩指数，无因次； υ——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次； V ——滤液量，㎡； e V ——虚拟滤液量，㎡； 恒压过滤时，对上式积分可得：()()e e K q q θθ+=+2 其中：q ——单位滤饼面积的滤液量，q=V/A ，m 3/m 2； θ ——过滤时间，s ； e q 、e θ——介质常数，反映过滤介质阻力大小； K ——滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定的常数。 S P k K -??=12 ，其中 υ r μk '= 1
浙江科技学院 实验报告 课程名称：化工原理 实验名称：恒压过滤常数测定实验学院：生物与化学工程学院专业班：化学工程与工艺111 姓名：王建福 学号：5110420006 同组人员：杨眯眯张涛 实验时间: 2013 年11月14日 指导教师：诸爱士
一、实验课程名称：化工原理 二、实验项目名称：恒压过滤常数测定实验 三、实验目的和要求： 1.熟悉板框压滤机的构造和操作方法； 2.通过实验,验证过滤基本原理； 3.学会测定过滤常数K 、q e 、τe 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。 四、实验内容和原理 实验内容：测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K 及压缩性指数S 。 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： L p a K u μεε?-=22 3')1(1 (1) u ：过滤速度，m/s K ’：康采尼常数，层流时，K ’＝5.0 ε：床层空隙率，m 3/m 3 μ：滤液粘度，Pas a ：颗粒的比表面积，m 2/m 3 △p ：过滤的压强差，Pa L ：床层厚度，m 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+τe ) (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 e q K q K dq d 22+=τ (4) 用△τ/△q 代替dτ/dq ，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔△τi ，和对应的滤液体积△ V i ，可计算出一系列△τi 、△q i 、q i ，在直角坐标系中绘制△τ/△q ～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τe =q e 2/K ，可得τe 。 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(2k) (5) 在实验压差范围内，若k 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 ，进而确定物料特性常数k 。
1. 真空过滤实验数据的计算方法 根据恒压过滤方程:(q ＋q e )2＝K(θ＋θe ) (1) 式中: q ─单位过滤面积获得的滤液体积 m 3/m 2; q e ─单位过滤面积的虚拟滤液体积 m 3/m 2; θ─实际过滤时间 S; θe ─虚拟过滤时间 S; K ─过滤常数 m 2/S 。 将(1)式微分得: e q k q k dq d 22+=θ (2) 此为直线方程，于普通坐标系上标绘 dq d θ对 q 的关系，所得直线斜率为: k 2，截距为e q k 2，从而求出，K ，q e 。 θe 由下式得: q 2 e ＝K θe (3) 当各数据点的时间间隔不大时，dq d θ可以用增量之比来代替。 即:q ?θ? 与 q 作图 在实验中，当计量瓶中的滤液达到100 ml 刻度时开始按表计时，做为恒压过滤时间的零点。但是，在此之前吸滤早以开始，即计时之前系统内已有滤液存在，这部分滤液量可视为常量以q '表示，?这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质，在整理数据时应考虑进去，则方程应改写为: ()q q k k q e '++=22?θ? (4) A V q '= ' 2. 计算举例（以0.02 MPa 为例） 过滤漏斗的过滤面积: A ＝0.0692×(π/4)=0.003737 m 2 滤浆浓度: 8% 管内存液量: V1＝0.0692×(π/4)×0.01+0.0152×(π/4)×0.55 =0.000135 m 3=135ml 当计量瓶中的滤液达到100 ml 刻度时开始按表计时V2=100ml 所以 V '=235ml 过滤常数: K ，q e ，θe 的计算举例 从q ?θ?～q 关系图上0.02MPa 直线得
化工原理恒压过滤常数测定实验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 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. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p，滤饼厚度L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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： （1） 式中：u —过滤速度，m/s； V —通过过滤介质的滤液量，m3； A —过滤面积，m2； τ —过滤时间，s； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，； r —滤渣比阻，1/m2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；
Ve —过滤介质的当量滤液体积，m3； r′ —滤渣比阻，m/kg； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3） 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即 V2+2VV e =KA2τ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到积分，则： V e 2=KA2τ （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e )dv= KA2(τ+τ e ) (7) 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 2(V+V e )dv= KA2dτ （8） 将式（8）写成差分形式，则
实验三、恒压过滤实验 一、实验目的 1、熟悉过滤的工艺流程。 2、掌握过滤的操作及调节方法。 3、掌握恒压过滤常数、、θe的测定方法，加深对过滤的理解和掌握。 二、实验原理 过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面上，从而使液固两相分离。 过滤操作通常分为恒压过滤和恒速过滤。在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。如果要维持过滤速率不变，就必须不断提高滤饼两侧的压力差，此过程称为恒速过滤。 恒压过滤方程 （V+V e）2＝KA2(θ+θe) （1） V—滤液体积，m3 θ－过滤时间，s V e－过滤介质的当量滤液体积，m3 θe－于得到当量滤液体积V e相应的过滤时间，s A－过滤面积，m2 K—过滤常数，m2/s； 为了便于测定过滤常数K、q e、θe，将式(1) 以单位过滤面积表示的恒压过滤方程为： （2） 式中：—单位过滤面积获得的滤液体积，m3 / m2； —单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m3 / m2； —实际过滤时间，s； —虚拟过滤时间，s； —过滤常数，m2/s。 将式（2）进行微分可得：（3） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘的关系，可得直线。其斜率为，截 距为，从而求出、。至于可由下式求出：（4）当各数据点的时间间隔不大时，可用增量之比来代替，则方程式（3）变为：
恒压过滤常熟的测定 第三组 袁玉改 侯晓琪 沈璐璐 于明亮 简远昆 各100% 1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 、 τe 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。 2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： L p a K u μεε?-=223')1(1 （1） 式中， Δp——过滤的压强差，Pa ； K’——康采尼系数，层流时，K=5.0； ε——床层的空隙率，m 3/m 3； μ——过滤粘度，Pa.s ；
a ——颗粒的比表面积，m 2/m 3； u ——过滤速度，m/s ； L ——床层厚度，m 。 由此可以导出过滤基本方程式： （2） 式中，V ——滤液体积，m 3 τ——过滤时间，s ； A ——过滤面积，m 2； S ——滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下，S=0~1，对于不可压缩滤饼，S=0； R ——滤饼比阻，1/m 2，r=5.0a 2（1-ε）2/ε3 r’——单位压差下的比阻，1/m 2 ν ——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次； V e ——虚拟滤液体积，m 3 在恒压过滤时，对（2）式积分可得： )()(2e e K q q ττ+=+ 式中，q ——单位过滤面积的滤液体积，m 3/m 2； q e ——单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/m 2； τe ——虚拟过滤时间，s ； K ——滤饼常数，由物理特性及过滤压差所决定，m 2/s K ，q e ，τe 三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道K, q e, τe,它们只有通过实验才能确定。
. . 一、实验名称： 恒压过滤 二、实验目的： 1、熟悉板框过滤机的结构； 2、测定过滤常数K、q e、θe； 三、实验原理： 板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（ ）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。 图2-2-4-1 板框结构示意图 恒压过滤
图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图 在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。 恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示： )()(2 2e e KA V V θθ+=+ （1） 式中：V ——时间θ内所得滤液量[m 3] V e ——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m 3] θ——过滤时间[s] θe ——获过滤液量V e 所需时间[s] A ——过滤面积[m 2] K ——过滤常数[m 2/s]
一、 实验名称： 恒压过滤 二、实验目的： 1、 熟悉板框过滤机的结构； 2、 测定过滤常数K 、q e 、θe ； 三、实验原理： 板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（ ）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a ）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b ）所示。 图2-2-4-1 板框结构示意图 图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图 在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。 恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示： )()(2 2e e KA V V θθ+=+ （1） 式中：V ——时间θ内所得滤液量[m 3] V e ——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液 恒压过滤
量[m 3] θ——过滤时间[s] θe ——获过滤液量V e 所需时间[s] A ——过滤面积[m 2] K ——过滤常数[m 2/s] 若令：q=V/A 及q e =V e /A ，代入式（1）整理得： )()(2 e e K q q θθ+=+ （2） 式中：q ——θ时间内单位面积上所得滤液量[m 3/m 2] q e ——虚拟滤液量[m 3/m 2] K 、q e 和θe 统称为过滤常数。 式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为此将式（2）微分整理得： 上式以增量代替微分： e q K q K q 2 2+=??θ （3） 式（3）为一直线方程，直线的斜率为 K 2 ，截距为K q e /2，式中△θ,△q 和q 均可测定。以 q ??θ 为纵坐标，q 为横坐标作图如图2-2-4-3所示，由图中直线的斜率和截距便可求得K 和q e 值。常数θe 可在图上取一组数据代入式（3）求取，也可用下式计算： K q e e /2=θ （4） 最后就可写出过滤方程式（2）的型式。