恒压过滤

（6）一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内搅拌配料，进入下一个压力实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。
3、清洗过程
（1）关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为清洗状态）。
106.56
2706.62
9000
0.7087
0.6890
0.0394
107.24
2723.90
9500
0.7480
0.7283
0.0394
106.31
2700.27
10000
0.7874
0.7677
0.0394
109.84
2789.94
作 曲线，曲线斜率逐渐变小，不符合线性，考虑只取前8~9个点做曲线拟合得图1。（考虑应为实验过程中压强变化影响，实验开始时压强较符合设定值，之后逐渐变小。）第二第三组作同样处理得图2、图3。
q——通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2；
——过滤压力，Pa；
S——滤饼压缩性指数，无因次；
μ——滤液粘度，Pa*s；
r——滤渣比阻，1/m2；
C——单位滤液体积的滤渣体积，m3/m2；
Ve——过滤介质的滤液当量体积，m3；
对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C、 都恒定，令：
公式2
实验报告
课程名称：过程工程原理实验（甲）指导老师：成绩：__________________
实验名称：恒压过滤实验实验类型：工程实验同组学生姓名：
一、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、了解操作压力对过滤速率的影响。
（2）过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表指示过滤压力，清液出口流出滤液。每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次△V取800ml左右。记录相应的过滤时间△τ。每个压力下，测量17个读数即可停止实验。若欲得到干而厚的滤饼，则应每个压力下做到没有清液流出为止。量筒交换接滤液时不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出△V值。（注意：△V约500ml时替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好500ml。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。
过滤速度u定义为单位时间内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。
过滤速度的计算式：
公式1
式中，u——过滤速度，m3/(m2*s)；
V——滤液体积，m3；
A——过滤面积，m2；
τ——过滤时间，s；
89.31
2268.47
9500
0.7480
0.7283
0.0394
90.91
2309.11
10000
0.7874
0.7677
0.0394
93.11
2364.99
图3
计算示例：取 时，滤液量为3000ml的数据组
q=3000/(1000000*0.0127)=0.2362m3/m2
=(3000+2500)/(2*1000000*0.0127)=0.2165m3/m2
0.4921
0.0394
99.06
2516.12
7000
0.5512
0.5315
0.0394
103.21
2621.53
7500
0.5906
0.5709
0.0394
100.46
2551.68
8000
0.6299
0.6102
0.0394
105.36
2676.14
8500
0.6693
0.6496
0.0394
=500/(1000000*0.0127)=0.0394(m3/m2)
=56.01/0.0394 =1421.6(s/m)
六、实验结果与分析
1、由恒压过滤实验数据求过滤常数K、 、τe
表格4
(MPa)
0.13
0.20
0.24
二、实验装置和流程
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。
CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，用压缩空气加以搅拌使CaCO3不致沉降，利用高度差送到压力料槽中，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排除。
图1
(2)
表格2
滤液/ml
q(m3/m2)
(m3/m2)
(m3/m2)
(s)
(s/m)
500
0.0394
0.0197
0.0394
35.43
899.92
1000
0.0787
0.0591
0.0394
46.98
1193.29
1500
0.1181
0.0984
0.0394
63.36
1609.34
2000
0.1575
(m3/m2)
(s)
(s/m)
500
0.0394
0.0197
0.0394
18.64
473.46
1000
0.0787
0.0591
0.0394
25.18
639.57
1500
0.1181
0.0984
0.0394
38.53
978.66
2000
0.1575
0.1378
0.0394
44.73
1136.14
2500
（1）
表格1
滤液/ml
q(m3/m2)
(m3/m2)
(m3/m2)
(s)
(s/m)
500
0.0394
0.0197
0.0394
35.26
895.60
1000
0.0787
0.0591
0.0394
41.33
1049.78
1500
0.1181
0.0984
0.0394
52.35
1329.69
2000
0.1575
（5）灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。
（6）灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。
2、过滤过程
（1）鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。
——相邻两个q值的平均值，m3/m2。
作 的直线，可得该直线的斜率S和截距I，可以由斜率和截距得到K、qe、τe
改变过滤压差 ，可测得不同的K值，由公式2两边取对数可得
公式7
在实验误差范围内，若B为常数，则lgK和lg（ ）的关系在直角坐标上应该是一条直线，斜率为（1-s），可得滤饼压缩性指数s。
四、实验步骤
2208.28
4500
0.3543
0.3346
0.0394
93.09
2364.49
5000
0.3937
0.3740
0.0394
94.02
2388.11
5500
0.4331
0.4134
0.0394
93.21
2367.53
6000
0.4724
0.4528
0.0394
97.37
2473.20
6500
0.5118
K——过滤常数，由物理特性及过滤压差所决定，m2/s
则公式1变为
公式3
由公式3可得
公式4
式中 ——虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Ve所需时间，s。
将公式4微分可得
公式5
写成差分形式得：
公式6
式中： ——每次测定的单位过滤面积的滤液体积（实验中一般等量分配），m3/m2；
——每次测定滤液体积 所对应的时间，s；
1、实验准备
（1）配料：在配料罐内配制含CaCO310％～30％（wt. %）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位高度按标尺示意，筒身直径35cm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。
（2）搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。
0.1378
0.0394
79.19
2011.43
2500
0.1969
0.1772
0.0394
90.1
2288.54
3000
0.2362
0.2165
0.0394
102.96
2615.18
3500
0.2756
0.2559
0.0394
107.18
2722.37
4000
0.3150
0.2953
0.0394
114.63
4、实验结束
（1）先关闭空压机出口球阀,关闭空压机电源。
（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。
（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。
（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗。
五、实验数据记录和处理
过滤面积（即两层滤布的面积）：(π*0.045^2)*2=0.0127m2
68.19
1732.03
5000
0.3937
0.3740
0.0394
71.71
1821.43
5500
0.4331
0.4134
0.0394
73.68
1871.47
6000
0.4724
0.4528
0.0394
76.05
1931.67
6500
0.5118
0.4921
0.0394
80.16
2036.06
7000
0.1378
0.百度文库394
64.31
1633.47
2500
0.1969
0.1772
0.0394
71.36
1812.54
3000
0.2362
0.2165
0.0394
78.05
1982.47
3500
0.2756
0.2559
0.0394
84.61
2149.09
4000
0.3150
0.2953
0.0394
86.94
（2）打开清洗液进入板框的进出阀门（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）。此时，压力表指示清洗压力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同压力下过滤速度小很多。
（3）清洗液流动约1min，可观察混浊变化判断结束。一般物料可不进行清洗过程。结束清洗过程，也是关闭清洗液进出板框的阀门，关闭定值调节阀后进气阀门。
2911.60
4500
0.3543
0.3346
0.0394
119.89
3045.21
5000
0.3937
0.3740
0.0394
126.7
3218.18
5500
0.4331
0.4134
0.0394
135.81
3449.57
6000
0.4724
0.4528
0.0394
133.82
3399.03
6500
0.0394
141.23
3587.24
9000
0.7087
0.6890
0.0394
145.05
3684.27
9500
0.7480
0.7283
0.0394
144.91
3680.71
10000
0.7874
0.7677
0.0394
145.49
3695.45
图2
(3)
表格3
滤液/ml
q(m3/m2)
(m3/m2)
0.1969
0.1772
0.0394
50.58
1284.73
3000
0.2362
0.2165
0.0394
56.01
1422.65
3500
0.2756
0.2559
0.0394
62.58
1589.53
4000
0.3150
0.2953
0.0394
65.79
1671.07
4500
0.3543
0.3346
0.0394
0.5118
0.4921
0.0394
134.23
3409.44
7000
0.5512
0.5315
0.0394
136.35
3463.29
7500
0.5906
0.5709
0.0394
138.74
3524.00
8000
0.6299
0.6102
0.0394
141.16
3585.46
8500
0.6693
0.6496
板框过滤机结构尺寸：框厚度20mm，单层滤布面积6.362*10-3m2
空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8MPa
三、实验内容和原理
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床层的流动，固体颗粒层（滤渣层）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，过滤速率不断降低。
0.5512
0.5315
0.0394
79.75
2025.65
7500
0.5906
0.5709
0.0394
82.39
2092.71
8000
0.6299
0.6102
0.0394
84.03
2134.36
8500
0.6693
0.6496
0.0394
87.16
2213.86
9000
0.7087
0.6890
0.0394
（3）设定压力：分别打开进压力灌的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需调节压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀可略开。
（4）装板框：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。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（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）。