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恒压过滤实验讲义

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恒压过滤实验讲义
一、 实验目的
1． 了解板框过滤机的结构，掌握其操作方法；
2． 测定恒压过滤操作时的过滤常数 K 、 q e 、 θ e 。

二、 实验原理
过滤过程是将悬浮液送至过滤介质的一侧，在其上维持比另一侧较高的压力，液体通过 介质成为滤液，固体粒子则被截流逐渐形成滤饼。

过滤速率由过滤压强差及过滤阻力决定。

过滤阻力由滤布和滤饼二部分组成。

因为滤饼厚度随着时间而增加，所以恒压过滤速率随着
时间而降低。

对于不可压缩滤饼，过滤速率可表示为
式中： （Ve 为阻力相等的滤饼层所得的滤液量，m3；为过滤面积，m2；） q:τ 时间内单位面积的累计滤液量，m3/m2；为形成与过滤介质 K ：过滤常数，m2/s ；
τ：过滤时间，s 。

恒压过滤时，将上述微分方程积分可得
1. 过滤常数、 的测定方法 将式（1）进行变换可得 以 为纵坐标，q 为横坐标作图，可得一直线，直线的斜率为 ，截距为 。

在不 同的过滤时间 τ，记取单位过滤面积所得的滤液量 q ，由式（3）便可求出 K 和 。

若在恒压过滤之前的 τ1 时间内已通过单位过滤面积的滤液 q1，则在 τ1 至 τ 及 q1 至范围 内将（1）积分，整理后得
与 之间为线性关系，同样可求出 K 和 。

2. 洗涤率速率与最终过滤速率的测定
在一定的压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。

它可以在水量流出正常
后开始计量，计量多少也可根据需要决定。

洗涤速率 为单位时间所
得的洗液量。

式中： ：洗液量，m3； ：洗涤时间，s 。

、 均由实验测得，即可算出 。

最终过滤速率的测定是比较困难的，因为它是一个变数，为测得比较准确，建议过滤操作要 进行到滤框全部被滤渣充满以后再停止。

根据恒压过滤基本方程，恒压过滤最终速率为
（6）
式中： ：最终过滤速率； V ：整个过滤时间 τ 内所得的滤液总量；
q ：整个过滤时间 τ 内通过单位过滤面积所得的滤液总量。

三、 实验装置与流程
东 方 东
（ 四、 实验步骤
1． “参数设置及数据记录”中，选择当前实验温度，范围从 0-40℃。

（本实验中温度主要影 响物性）
2． “参数设置及数据记录”中，选择过滤的板框数，范围从 2-10 个板框。

3． 点“记录参数”按钮记录。

4． 在“仪表面板”中，打开总电源开关，给系统接上电源。

5． 在“仪表面板”中，打开搅拌器开关，启动搅拌器，调节搅拌器频率大于 500r/min 。

将碳 酸钙搅拌均匀。

6． 在“实验装置图”中，打开旋涡泵前阀 V06。

7． 在“仪表面板”中，打开旋涡泵电源开关。

8． 在“实验装置图”中，全开 V01，建立回流。

点击泵后压力表，观察压力表示数，等待指 针稳定。

9． 压力表稳定后，在“实验装置图”中，打开过滤入口阀 V03，点“压紧板框”按钮，打开 过滤出口阀 V05。

10． 待滤液流出时，在“参数设置及数据记录”中，用秒表开始记录时间，流出一定体积滤 液记录一次数据，即记录时间和计量桶内液面高度，一般液面每上升 10cm 记录一次。

11． 当滤液迅速减小，每秒滤液量接近 0（每秒过滤量不超过 0.1mm ）时停止计时，并立即 关闭过滤入口阀 V03。

一般以记录 8-10 组数据为宜。

12． 在“实验装置图”中，全开阀门 V01 的开度，使压力表的压力下降。

若开度已达到 100， 则此步骤可忽略）
13． 在“实验装置图”中，点过滤机的卸渣清洗按钮，卸下过滤框内的滤饼并放会滤浆槽内， 将滤布清洗干净。

放出计量桶内的滤液并倒回槽内，保证滤浆浓度恒定。

14． 在“实验装置图”中，调节阀门 V01 的开度，改变过滤压力。

15． 重复步骤 8-13，做几组并行实验。

（不超过 6 组）
16． 实验结束后，在“实验装置图”中，在阀门 V04 接上自来水，阀门 V02 接下水，打开 阀门 V04 和 V02，关闭阀门 V01。

对泵及滤浆进出口管进行冲洗。

五、 注意事项
1． 过滤板和框之间的密封垫要注意放正，过滤斑和框的滤液进出口对齐。

用摇柄把过滤设备
压紧，以免漏液。

2．计量桶的流液灌口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。

六、思考题
1．滤饼过滤中,过滤介质常用多孔织物,其网孔尺寸____被截留的颗粒直径.
A. 一定小于
B. 一定大于
C. 不一定小于
答案：C
2．当操作压力增大一倍,K 的值____
A. 增大一倍
B. 减小一倍
C. 增大幅度小于一倍
D. 减小幅度小于一倍
答案：C
3．深层过滤中,固体颗粒尺寸____介质空隙
A. 大于
B. 小于
C. 等于
D. 无法确定
答案：B
4．不可压缩滤饼是指____
A. 滤饼中含有细微颗粒,粘度很大
B. 滤饼空隙率很小,无法压缩
C. 滤饼的空隙结构不会因操作压差的增大而变形
D. 组成滤饼的颗粒不可压缩
答案：C
5．助滤剂是________
A. 坚硬而形状不规则的小颗粒
B. 松软而形状不规则的小颗粒
C. 坚硬的球形颗粒
D. 松软的球形颗粒
答案：A
6．板框过滤的推动力为____
A. 离心力
B. 压力差
C. 重力
答案：B
7．如果实验中测量用的秒表偏慢,则所测得的K 值____
A. 无法确定
B. 没有影响
C. 偏小
D. 偏大
答案：B
8．如果采用本实验的装置对清水进行过滤,则所测得的曲线为____
A. 平行于X 轴的直线
B. 平行于Y 轴的直线
C. 过原点与X 轴夹角为45 度的直线
D. 顶点在原点的抛物线
答案：A
9．如果滤布没有清洗干净,则所测得的qe 值
A. 无法确定
B. 没有影响
C. 偏小
D. 偏大
答案:D
10．在板框过滤过程中,过滤阻力主要是:____
A. 液体的粘性
B. 板框的阻力
C. 过滤介质阻力
D. 滤饼阻力
答案：D
11．在本实验中,液体在滤饼内的细微孔道中的流动属于____
A. 无法确定
B. 湍流
C. 层流
答案：C
12．实验开始阶段所得到的滤液通常是混浊的,可能的原因有:____
A. 开始阶段滤饼层太薄,过滤能力不足
B. 滤布没有正确安装
C. 滤布网孔过大
D. 滤饼层疏松
答案：A
13．在一定压差下,滤液通过速率随过滤时间的延长而____
A. 时大时小
B. 不变
C. 减小
D. 增大
答案：C
14．在实验过程中需要保持压缩空气压强稳定,这是因为:____
A. 使悬浮液流量稳定
B. 使滤液流量稳定
C. 测定恒压下的实验数据
D. 使数据容易测量
答案：C
七、参考文献
[1] 天津大学化工原理组. 化工原理.天津：天津科学技术出版社，1989
[2] 冷士良. 化工单元过程及操作. 北京：化学工业出版社，2002
[3] 张金利等. 化工原理实验. 天津：天津大学出版社，2005 东方东。

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3恒压过滤常数测定实验

3恒压过滤常数测定实验


(8)验完毕关闭阀(8)，打开阀(6)、(4)，将压力料槽剩余 的悬浮液压回配料桶，关闭阀(4),(6)。 (9)打开排气阀（12），卸除压力料槽内的压力。然后 卸下滤饼，清洗滤布、滤框及滤板。 (10)关闭空气压缩机电源，关闭24VDC电源，关闭仪 表电源及总电源开关。
注意事项
1） 滤饼、滤液要全部回收到配料桶 。 2） 电磁阀、压力定值调节阀的顺序不能搞错。压力设定顺 序为1＃（低压），3＃（中压），2＃（高压）。否则压 力定值调节阀会漏气。
3.2 重点难点 ( 1)熟悉板框压滤机的构造和操作方法； ( 2)学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数S的 方法；
所需学时:4个
基本原理
过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液 的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介 质的孔道而固体颗粒被截流下来，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床 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，故在恒压过滤操作中， 其过滤速率不断降低。
影响过滤速度的主要因素除压强差△ 影响过滤速度的主要因素除压强差△p，滤饼厚度L 滤饼厚度L 外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤 还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度， 介质的阻力等，故难以用流体力学的方法处理。 介质的阻力等，故难以用流体力学的方法处理。
比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知： 比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过 滤速度即为流体通过固定床的表现速度u 同时， 滤速度即为流体通过固定床的表现速度u。同时， 流体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低 雷诺数范围，因此， 雷诺数范围，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， 的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，运用层 流时泊唆叶公式不难推导出过滤速度计算式. 流时泊唆叶公式不难推导出过滤速度计算式.
实验报告一：恒压过滤参数的测定

实验报告一：恒压过滤参数的测定

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。

恒压过滤计算讲解

恒压过滤计算讲解


Ve KA2e
2
V 2 2VeV KA2
两式相加得：
忽略介质阻力：
(V Ve ) KA ( e )
2 2
V 2 KA2
Ve V 令q , qe , m3 / m 2 A A
qe Ke
2
q 2 2qe q K
(q qe )2 K ( e )
2 解：（1）q K q 1.5m3 / m2
K 2kp1s
1 3 2 r 5a (1 ) 2 q2 509s K
d 2 6 a 3 d d
6
2p1s r

1 1 m3 / m3 (1 0.6) / 0.1 1 3
（2） 2 1018 s
q q 0.62m3 / m2
q K 2.12m3 / m2
再令K 2kp1s
2 (V Ve )dV KA 2 d
kA2 p1 s (V Ve )
KA2 （ 2 V Ve）
2 (V Ve )dV KA
0
Ve
2

e
e
0
d
d
2
V Ve
Ve
(V Ve )dV KA
2

e
积分上式得：
项目三项目三沉降过滤及设备操作沉降过滤及设备操作承德石油高等专科学校承德石油高等专科学校职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库化工单元操作课程任务二任务二沉降过滤过程工艺参数的确定沉降过滤过程工艺参数的确定恒压过滤计算恒压过滤计算kadvkadv恒压过滤恒压过滤filtrationconstantpressurefiltrationconstantpressure一恒压过滤方程式kadvpa的恒定压差下过滤某悬浮液
3恒压过滤常数测定实验

3恒压过滤常数测定实验


(5)打开阀(3)、(4)、(5)，将压缩空气通入配料水， (5)打开阀(3)、(4)、(5)，将压缩空气通入配料水， 打开阀(3) CaCO3悬浮液搅拌均匀 悬浮液搅拌均匀； 使CaCO3悬浮液搅拌均匀； (6)关闭阀（2），打开压力料槽排气阀（12），打 (6)关闭阀（ ），打开压力料槽排气阀（12），打 关闭阀 打开压力料槽排气阀 ）， 开阀(6) 使料浆由配料桶流入压力料槽至1/2 (6)， 1/2～ 开阀(6)，使料浆由配料桶流入压力料槽至1/2～ 2/3处 关闭阀（ 2/3处，关闭阀（6）； (7)打开阀 打开阀（ ），后打开 后打开1 电磁阀，打开阀（ (7)打开阀（5），后打开1＃电磁阀，打开阀（7）、 (10)，开始做低压过滤实验； 阀(10)，开始做低压过滤实验；
3.2 重点难点 ( 1)熟悉板框压滤机的构造和操作方法； ( 2)学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数S的 方法；
所需学时:4个
基本原理
过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液 的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介 质的孔道而固体颗粒被截流下来，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床 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，故在恒压过滤操作中， 其过滤速率不断降低。
lgK = (1s)lg( P) +lg( k) 2
(1—20)
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，直线的斜率为（1-s）,可得滤 饼压缩性指数s，由截矩可得物料特性常数k。
实验装置流程图
本实验装置有空压机、配料槽、压力储槽、板框过滤 机和压力定值调节阀等组成。其实验流程和仪控柜面板如 下图所示。CaCO3的悬浮液在配料桶内配置一定浓度后利 CaCO 用位差送入压力储槽中，用压缩空气加以搅拌使CaCO3不 致沉降，同时利用压缩空气的压力将料浆送入板框过滤机 过滤，滤液流入量筒或滤液量自动测量仪计量。