恒压过滤计算讲解

恒压过滤（GL200B ――实验指导书恒压过滤实验指导书恒压过滤实验、实验目的学会测定过滤常数 K 、q e 、T 及压缩性指数s 的方法。

、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, A —过滤面积，m 2；T —过滤时间，s ；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2;s —滤渣压缩性系数;p —滤液的粘度，P a.s ;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. 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。

u= dV-dqAd T d T卩 r C(V +V J 卩 F C (V +V e )(1)△ p —过滤压力（表压）pa ；2r —滤渣比阻，1/m ;Ve —过滤介质的当量滤液体积, r '—滤渣比阻，m/kg ;2dV KA d x "2(7 +Ve)2 2V +2VV e =KA TC —单位滤液体积的滤渣体积, m 3/m 3;C —单位滤液体积的滤渣质量,kg/m 3o对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时,e r 、C 和都恒定，为此令:于是式（1）可改写为:(2)式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定， 分离变量积分，整理得： V H V e V （V +V e d C V +V e }=将式（3） 2 /m /s o1 KA2 f d T2 '0(4)将式（4） 的积分极限改为从 0到V e 和从0到T e 积分，则:将式（5） 和式（6）相加，可得: (7)式中：T e —虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量 V e 所需时间,So再将式（7）微分，得: 2(V +V e dv =KA 2d T (8)将式（8）写成差分形式，则 竺 £+2q e i q K K(9)式中：A 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;也每次测定的滤液体积 A q 所对应的时间，S ； m 3/ m 2o q —相邻二个q 值的平均值， 页 I 共 8以A T /也q 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,IgK =0—s j g (i P )+B在实验压差范围内，若B 为常数，则IgK 〜lg （△ p ）的关系在直角坐标上应是一条直线,、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—空气压缩机；2 —压力灌；3 —安全阀；4, 5—压力表；6—清水罐；7 —滤框； 8 —滤板；9 —手轮；10—通孔切换阀；11—调压阀；12 —量筒；13 —配料罐；14—地沟图1板框压滤机过滤流程斜率:截距:则,s=2 K 2卞％2 "s'KI -2q em 2/sI 3"s' m T eI 2 — 2 ' S KS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:(10)可得滤饼压缩性指数S o斜率为（1-S ）,1oCaC03的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，禾U用压差送入压力料槽中，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上排空管中排出。

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。

5. 学会有关测量与控制仪表的使用方法。

二、 实验原理根据恒压过滤方程:(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 kq k dq d 22+=θ (2)此为直线方程，于普通坐标系上标绘dqd θ对 q 的关系，所得直线斜率为:k2，截距为e q k 2，从而求出，K ，q e。

在根据θe= q e / K ，求出θe 。

三、 实验装置流程示意图四、实验步骤及注意事项（1）打开总电源空气开关，打开仪表电源开关。

（2）配制含CaCO38%~13％（质量）的水悬浮液。

（3）开启空压机，打开阀3，阀4，将压缩空气通入配料水槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。

（4）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）。

（5）关闭阀2，在压力料槽排气阀16打开的情况下，打开阀6，使料浆自动由配料桶流入压力槽至1/2~1/3处，关闭阀4，阀6。

（6）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。

压力料槽的排气阀要不断缓缓排气，但又不能喷浆。

（7）打开1#电磁阀，打开阀2，阀5，阀7，阀10，阀12，阀14，开始实验。

（8）手动实验：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。

每次△V取为600-700ml左右，记录相应的过滤时间△t。

要熟练双秒表轮流读数的方法，量筒交替接液时不要流失滤液。

测量8~10个读数即可停止实验。

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℃。

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 kq 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: k2，截距为e q k 2，从而求出，K ，q e 。

θe 由下式得:q 2e ＝K θe (3)当各数据点的时间间隔不大时，dqd 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 kk q e '++=22∆θ∆ (4) AV 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 直线得斜率:K2＝26902 K ＝0.743×10-4 m 3/m 2截距: ⎪⎭⎫ ⎝⎛'+e e q q K 2＝1944.4 0629.0003737.0102356=⨯='-e q (m 3/m 2) q e ＝0.009334(m 3/m 2)17.110743.0009334.0θ4-22=⨯==K q e e (秒) 按以上方法依次计算q ∆θ∆～q 关系图上2，3直线的过滤常数，见表一 以△P ─K 的关系在双对数坐标纸上做图压缩性指数 s 及物性常数 k 的计算。

过滤过程计算【本节重点】（1）过滤速率基本方程；（2）不可压缩滤渣恒压过滤计算（滤液量、过滤时间、洗涤时间和生产能力）。

【本节难点】（1）物料衡算；（2）滤液量与过滤时间的对应关系。

１物料衡算对固体颗粒在液体中不发生溶胀（体积无变化）的物系，以每Kg悬浮液为基准，按体积加和原则可得：（1）悬浮液中固体含量的表示方法①质量分数：w（kg固体/kg悬浮液）②体积分数：Φ（m3固体/m3液体）上述表示方法之间的换算：式中：ρp—固体密度，kg/m3；ρ—滤液密度，kg/m3；总物料体积衡算：悬浮液体积=滤液体积+滤饼体积，即：固体体积衡算：固体体积=滤饼体积-空隙体积，即：所以：或：对一定的悬浮液Φ一定，若滤饼ε一定，单位面积累计得到滤液量，故q正比于滤饼厚度L。

一般Φ＜＜ε，则：２过滤速率（1）过滤速率：单位时间，单位面积所得到的滤液量。

由于液体在滤饼空隙中的流速很低，多处于康采尼公式适用范围，由该公式得：式中：，并令：则过滤速率：式中：Δp—滤饼两侧的压强差(Pa)，即过滤推动力。

r—滤饼的比阻，与滤液和滤饼性质有关。

其单位：r的数值大小可反映过滤操作的难易程度。

r与滤饼空隙率ε，颗粒比表面a有关。

①不可压缩滤饼：Δp↑，ε基本不变，r不变，仅取决于悬浮液的物理性质；②可压缩滤饼：：Δp↑，ε↓，r可用经验关系式：r=r0Δp S表示。

式中：r0—单位压强差下滤饼的比阻，与压强无关，由实验测定；S—滤饼的压缩指数，无因次，由实验测定。

对不可压缩滤饼S=0。

（2）过滤速率的基本方程实际的过滤阻力是由滤饼阻力和介质阻力串联而成，推动力也是由这两步的推动力串联而成，如图所示。

滤液经过滤饼的速率：滤液经过介质的速率：式中：q e—单位过滤面积上的当量滤液体积，m3/m2仿照第一章中将管件局部阻力折算为当量长度的直管阻力的办法，将过滤介质对滤液流动的阻力折算为厚度为Le的滤饼层阻力。

而过滤得到厚度为Le的滤饼层所通过的滤液量为Ve，则单位过滤面积上通过的滤液量即为qe，显然。

恒压过滤实验报告实验报告1.绘制恒压过滤实验装置流程图，标出液体流动路线图。

答：1－空气压缩机；2－压力罐；3－安全阀；4，5－压力表；6－清水罐；7－滤框；8－滤板； 9－手轮；10－通孔切换阀；11－调压阀；12－量筒；13－配料罐；14－地沟2.由表一的恒压过滤实验数据求过滤常数K、q e、τe。

答：滤布直径d=10cm，过滤面积S=0.00785m2已知函数关系中，斜率=2/K，截距=2q e/K，τe= q e2/K数据组一不同压力下的数据压力（MPa）函数关系数据组二压力（MPa）函数关系数据组三压力（MPa）函数关系3.比较几种压差下的K、q e、τe值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。

答：随着压力的增大，K增大， q e减小（后增大），τe减小。

4.在直角坐标纸上绘制lgK~lg△p关系曲线，求出S。

答：已知lgK~lg△p关系曲线斜率=1-S数据组一S=1-0.32412=0.67588 数据组二S=1-0.5301=0.4699 数据组三S=1-0.76068=0.239325.实验结果分析与与讨论。

答：由实验数据得实验不成功，实验误差较大。

造成实验误差的主要原因：①实验操作时流量没控制好；②计时产生的随机误差；③仪器本身存在的误差；④计算时产生的随机误差等。

思考题1.板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？答：优点：结构简单、制造容易、设备紧凑、过滤面积大而占地面积小、操作压力高、滤饼含水量少、对各种物料的适用能力强。

缺点：间歇操作，劳动强度大，生产效率低。

适用于间歇操作的场合。

2.板框压滤机的操作分哪几个阶段？答：板框压滤机的操作分为：装板框，压实，过滤，重装，用清水灌横穿洗涤。

3.为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？答：因为开始过滤时,滤饼尚未形成,空隙较大的滤布使较小的颗粒漏过,形成较紧密的滤饼后,颗粒不易通过.4.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K、qe、τe值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？答：影响过滤速率的主要因素：滤饼的性质，如滤饼颗粒大小、滤饼的压缩性、滤饼的厚度等；滤液的黏度；过滤压力。

恒压过滤常数的测定实验报告实验报告：恒压过滤常数的测定一、实验目的本实验旨在通过实际操作，测定恒压过滤常数，并探究影响恒压过滤速度的因素。

二、实验原理恒压过滤是指在一定压力下进行过滤操作的过程。

在此过程中，过滤速度与压差成正比，与过滤介质的孔径和粘度成反比。

恒压过滤常数K与过滤速度v和压差ΔP之间的关系可以用以下公式表示：K = v / ΔP三、实验器材和试剂恒压过滤装置：包括恒压源、过滤介质和采样瓶。

过滤介质：选择孔径较小的滤纸或膜。

水：作为实验过程中的过滤液。

四、实验步骤准备恒压过滤装置并连接好各部分。

将适量的水加入采样瓶中，作为过滤液。

打开恒压源，调节压力到合适的范围。

将过滤介质放置在过滤装置中，确保其完全覆盖过滤口。

打开恒压源，开始过滤操作，并记录下初始时间。

每隔一定时间间隔，取下采样瓶，记录下过滤液的体积。

根据实验数据计算恒压过滤常数K。

五、实验结果与数据处理根据实验记录的过滤液体积和时间，可以绘制出过滤速度随时间的变化曲线。

通过计算恒压过滤常数K的数值，可以得出不同压差下的过滤速度。

六、实验讨论过滤介质的孔径和粘度对恒压过滤速度有何影响？压差的变化是否会影响恒压过滤速度？实验中存在的误差有哪些？如何减小误差？七、实验结论通过本实验测定了恒压过滤常数，并通过分析实验数据，得出了不同压差下的过滤速度。

实验结果表明，过滤介质的孔径和粘度对恒压过滤速度有显著影响，而压差的变化也会导致过滤速度的变化。

在实验过程中，由于操作技巧和仪器误差等因素的影响，存在一定的误差，可以通过提高实验操作技巧和使用更精确的仪器来减小误差。

八、实验总结本实验通过实际操作测定了恒压过滤常数，并探究了影响恒压过滤速度的因素。

通过实验，加深了对恒压过滤原理的理解，并提高了实验操作技巧。

实验中还存在一些问题和不足之处，需要进一步改进和完善。

通过不断的实验实践和学习，我相信在化学实验中的实际操作能力和科学素养会得到更好的提高。

实验四 恒压过滤实验一、实验目的1、熟悉实验装置的结构和操作方法；2、测定在恒压操作时的过滤常数K ，q e ，τe ，并以实验所得结果验证过滤方程式，增进对过滤理论的理解；3、改变压强差重复上述操作，测定压缩指数s 和物料特性常数k 。

二、实验原理过滤是液体通过滤渣层（过滤介质与滤饼）的流动。

无论是生产还是设计，过滤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)式微分得:e q Kq K dq d 22+=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 Kq 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 K2，从而求出K ，e q 。

e θ 由下式得:e e K q θ=2 （4） 过滤常数的定义式:s p k K -∆=12 （5）两边取对数:()()()k Lg p Lg s LgK 21+∆-= （6）因 s ＝常数，cr k 01μ=＝常数，故K 与△P 的关系，在双对数坐标上标绘的是一条直线。

直线的斜率 1-s ，由此可计算出压缩性指数 s ，读取△P ~K 直线上任一点处的K ，△p 数据， 一起代入式(5)计算物料特性常数k 。

实验三：恒压过滤实验班级： 0409403 姓名：马彦宝 学号： 040940329一、 实验目的1．熟悉间歇板框式过滤装置的结构和造作方法。

2．掌握测定恒压过滤常数K 、q e 、θe 的测定方法，加深对过滤操作影响因素的理解。

二、 实验原理利用层流时的泊稷叶公式推出过滤速度计算式过滤速率: L pa k u μεε∆-=222)1(1 （3—1） 过滤速率 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=L p A a d dV μεεθ222)1(5 过滤基本方程式的一般形式为：212)(e sV V rv p A d dV +∆=-μθ (3—2) 恒压过滤时对上式积分：)()(2e e K q q θθ+=+ (3—3) 其中：q —单位滤饼面积的滤液量，AV q =，23m m；θ—过滤时间，S ；e q ，e θ—介质常数，反应过滤介质阻力大小。

e θ的单位为S ，AV q ee =,单位为23m m ； 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 （3—4） 其中 rvk μ1=（3—5） e q ，e θ，K 三者总称为过滤常数。

利用恒压过滤方程计算时，首先需要知道e q ，e θ，K ，它们只有通过实验才能确定。

对（3—3）进行微分，得： θKd dq q q e =+)(2 或e q Kq K dq d 22+=θ 为便于根据测定的数据计算过滤常数，dq d θ可用q∆∆θ代替。

在一定过滤面积A 上对待测悬浮液进行过滤实验，测得与一系列时刻,2,11(=i θ……）对应的累计滤液量),2,11( =i V ,由此算出一系列的i q ，i θ∆，i q ∆。

在直角坐标系中标绘q∆∆θ与q 间的函数关系，得一直线由直线斜率和直线截距可求得K 与e q 。

再用e e K q θ=2求出e θ。

K 为滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定的常数。

在直角坐标系中绘出q ∆∆/θ与q 的函数关系，得一直线。

实验三、恒压过滤常数测定实验日期：2016.11.19一、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、qe、τe 的方法；4、了解操作压力对过滤速率的影响。

二、基本原理运用层流时泊肃叶公式经过一系列推导得：e q K2q K 2q +=∆∆τ（3-1）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；τ——过滤时间，s；K——滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定；改变实验所用的过滤压差Δp，可测得不同的K 值，由K 的定义式两边取对数得）（）（）（2k lg p lg s -1lgK +∆=（3-2）在实验压差范围内，若k 为常数，则lgK ~lg（Δp）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，由截距可得物料特性常数k。

三、实验装置与流程四、实验步骤与注意事项（1）恒压过滤常数测定步骤a.配制含CaCO34%左右的水悬浮液；熟悉实验装置流程。

b.仪表上电：打开总电源空气开关，打开仪表电源开关。

c.开启空气压缩机。

e.正确安装好滤板、滤框及滤布。

滤布使用前先用水浸湿。

滤布要绑紧，不能起皱。

f.打开阀将压缩空气通入配料水，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。

g.打开压力料槽放空阀8，打开阀7，使料浆由配料桶流入压力料槽至1/2~1/3，关闭阀7。

h.打开阀将压缩空气通入料槽；将压力调节至0.05~0.07MPa。

i.打开阀9，实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻，每次ΔV 取为800mL左右，记录相应的过滤时间Δτ。

量筒交替接液时不要流失滤液。

等量筒内滤液静止后读出ΔV并记录Δτ。

测量8个读数即可。

关闭阀9，调节压力至0.1~0.15MPa，重复上述实验步骤做中等压力过滤实验。

关闭阀9，调节压力至0.2~0.25MPa，重复上述实验步骤做高压力过滤实验。