恒压过滤实验常数测定实验报告

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）

qe ———单位过滤面积上的当量滤液体积， m3 / m 2 ；
 e —当量过滤时间，s；
 —实际过滤时间，s；
K —过滤常数，m /s。
2
将式（1）进行微分可得：
d 2 2  q  qe dq K K
（ 2）
这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘 距为
d 2  q 的关系，可得直线。其斜率为 ，截 dq K
2 q e ，从而求出 K 、 q e 。至于  e 可由下式求出： K
q e 2  K e
（3）
当各数据点的时间间隔不大时，
d  可用增量之比 来代替. 在本实验装置中，若在 dq q
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 以
 2 2 ´ = q+ （ q e +q ） q K K
（4）
  与相应区间的平均值 q 作图。在普通坐标纸上以 为纵坐标， q 为横坐标标绘 q q
 2 2 ´ ~ q 关系，其直线的斜率为： ；直线的截距为： （ q e +q ） 。 q K K
过滤常数的定义式： K  2kp1 s 两边取对数： lg K  (1  s) lg p  lg(2k ) 因k 
(5) (6)
1  常数 ，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 r 
率为 1  s ，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
1、每次实验分 4 个小组进行，4 个小组为一大组，每个小组完成正交表中 2 个试验号 的试验，每个大组负责完成一个正交表的全部试验。 2、 同一滤浆桶内，先做低温，后做高温。两个滤浆桶内同一水平的温度应相等。 3、每组先把低温下的实验数据输入计算机回归过滤常数，回归相关系数大于 0.95 为

单组试验合格，否则重新实验。使用同一滤浆桶的两组均合格后，才能升温。 4、每一大组用同一台计算机汇总并整理全部实验数据，每个小组打印一份结果。 按照上述方法，每个实验的操作步骤： 1、开动电动搅拌器将滤浆桶内硅藻土料浆搅拌均匀（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
4
7
3 1
8
WH-S转速调节
2
9
真空泵开
真空泵关 12
10 6 11 5
真空调节
1.搅拌装置 2.真空吸滤泵 3.调节阀 4.滤液计量瓶 7.真空表 12.真空泵 8.缓冲罐 9.接真空调节
5.滤浆桶
6.放液阀
10.蝶阀（进气阀） 11.开关阀

六、实验数据及处理 恒压过滤常数的测定实验数据处理 序 号 过滤压差△P1＝0.08MPa 过滤压差△P2＝0.22MPa 过滤压差△P3＝0.28MPa
△qm3/㎡ 4.61 4.93 4.61 4.67 5.26 5.53 5.53 5.66
△τ /s 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
△qm3/㎡ 5.59 5.26 5.39 5.46 5.59 5.53 5.79 5.39
△τ /s 20 40 60 80 100 120 140 160 180
△qm3/㎡ 4.28 6.05 5.26 5.39 5.66 5.79 5.92 5.79
△τ /s 20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
滤框个数：2
滤框尺寸：0.038 ㎡
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
△P1＝0.07MPa
△ τ/△ q 401.8243 422.9737 595.2963 535.7667 642.92 803.65 535.7667 642.92 642.92 803.65 q m3/㎡ 0.049773 0.097057 0.130654 0.167984 0.199092 0.223978 0.261308 0.292416 0.323524 0.34841
△P2＝0.15MPa
△ τ/△ q 267.8846 267.8833 292.2364 401.825 267.8833 459.2286 321.46 422.9737 341.9787 q m3/㎡ 0.074659 0.149319 0.217756 0.267529 0.342189 0.38574 0.447956 0.49524 0.553724
△P3＝0.23MPa
△ τ/△ q 459.2317 803.65 698.8261 730.5909 642.92 803.65 698.8261 803.65 730.5909 q m3/㎡ 0.043551 0.068438 0.097057 0.124432 0.15554 0.180427 0.209046 0.233933 0.261308