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2-2-4-1 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：
e q K
q K dq d 2
2+=θ 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。
图2-2-4-3 方程（3）图解
板框压滤是间歇式操作，始点和终点数据误差较大，作图时应舍去。又因式（3）中
q
∆∆θ
与q 为阶梯型函数关系，故作图时先作阶梯线，后经各阶梯水平线中点联直线以求取过滤操作线。
四、实验设备流程图：
实验流程由贮槽、齿轮泵和板框机等组成。滤液量用容量法或重量法测定，如图2-2-4-4所示。请注意：齿轮泵是正位移泵，泵出口必须设回流管路进行流量调节。
1—滤浆槽2—齿轮泵3—电动机4—回流阀5—调节阀
6—压力表7—板框机8—压紧螺旋9—容器10—磅称
图2-2-4-4 板框过滤实验流程图
五、实验方法：
1、熟悉实验流程、板框结构、排列方法。
2、浸湿滤布，拉平后装机，框数宜取两个，螺旋压紧，要保证进滤浆及出滤液的路线畅通，并且板框之间逢隙不漏液。
3、在滤浆槽1内配制10%左右的碳酸钙水溶液50公斤，先人工搅拌均匀，后关调节阀5，开回流阀4，启动齿轮泵2（先转动靠背轮是否灵活后合电开关），进行回流搅拌。
4、作好滤液流量测定准备（用定容量计时法，即滤液每流出1升，计时1次，时间单位为秒）。
5、打开调节阀5，关小回流阀4，把滤浆送进压滤机7，压力表6读数要稳定在左右，过程中若压力指示有波动，可用阀4和阀5调节使之稳定。
6、当滤液出口处滤液呈滴状慢慢滴出时可停止操作，结束实验，先停齿轮泵，后松开机头，取出滤饼放置盘上，清洗滤布和全机。
7、取框1块测量面积，并计算总过滤面积。
8、记下操作压力和滤液温度。
9、归还所借秒表，清理现场。
六、原始数据记录表：
表1
七、数据处理表及图：
表2
方程（3）图解
05001000150020002500300035000.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
q
△θ/△q
过滤常数：
k=s q e =m 2 =
截距：
419901.4482
=e q k
过滤方程具体形式：
419901.44813882.14517+=∆∆q q
θ
e
θ
八、计算举例：
取第4组数据举例计算：
22222051029.0)036.014.3172.0(2)(2m R L A =⨯-⨯=-=π
3001000.0m V =∆ 3004000.0m V = s 3.28=∆θ s m A V q /019597.0051029.0/00100.0/3==∆=∆
s m A V q /078387.0051029.0/004000.0/3===
32/124096.1444019597
.03
.28m s q ==∆∆θ 同理其他组数据结果如表2. 所以：
()()s m q q q n n /068588.02/078387.0058790.02/'31=+=+=- 同理其他组数据结果如表2.
2/13882.14517029395.0186168.0627072
.923525824.31992
m s k
=--=
s m k /000138.013882
.145172
2==
23/030889.0068588.013882
.14517124096
.1444'/2/m m q k q q e =-=-∆∆=
θ
s k q e e
913941.6000138
.0030889.0/2
2
===θ
