恒压过滤常数测定计算示例
实验三恒压过滤常数测定
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。
实验五恒压过滤常数的测定
实验六 恒压过滤常数的测定一．实验目的1．了解板框过滤机的构造、工艺流程和操作方法。
2．测定恒压过滤的过滤常数K 、e q ，增进对过滤理论的理解和掌握。
3．测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。
二．基本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两部分组成。
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。
在恒压过滤情况下,滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:)()(22e e KA V V θθ+=+(1)式中:V----θ时间内的滤液量,[m 3]Ve----虚拟滤液体积,是形成相当于滤布阻力的一层滤渣时,应得到的滤液量,[m 3]A----过滤面积,[m 2]K----过滤常数,[m 2/s]θ ----相当于得到滤液V 所需要的过滤时间,[S]e θ----相当于得到滤液Ve 所需要的过滤时间,[S]上式也可写成: )()(2e e K q q θθ+=+(2) 只考虑介质阻力时： e e K q θ=2(3)对(1)式微分后得到：Kq K q dq d e22+=θ (4)式中：θ ---过滤时间[s]；q ---滤液体积[m 3/m 2]；e q ---虚拟滤液体积[m 3/m 2];K ---恒压过滤常数[m 2/s]; 该微分式为一直线方程。
实验中用q ∆∆θ代替dqd θ，通过实验测定一系列的△θ与△q 值，以q ∆∆θ为纵坐标，q 为横坐标作图，可得一直线，直线的斜率为K2，截距为K q e 2，进而求出恒压过滤常数K ，虚拟滤液体积e q ，将e q 代入方程（3）可求出虚拟过滤时间e θ。
若在恒压过滤之前的1θ时间内已通过单位过滤面积的滤液1q ，则在1θ至θ及1q 至q 范围内将（2）积分，整理后得：)(2)(11111e q q Kq q K q q ++-=--θθ （5）11q q --θθ与1q q -之间为线性关系，同样可求出K 和e q 。
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。
恒压过滤常数测定
0.00526316 0.00526316 0.00526316 0.00526316 0.00526316 0.00526316 0.00526316
8.5 12.5 16.9 21.4 26.7 32.0 37.8
0.015789474 0.021052632 0.026315789 0.031578947 0.036842105 0.042105263 0.047368421
Δ V（ml）Δ q(m³/m²) τ /s q(m³/m²) τ /q（m³/m²） 800 0.00526316 2.6 0.005263158 494.0 800 0.00526316 5.7 0.010526316 541..0 800 第三组 0.3 4.5 800 4.5 800 5.3 800 5.3 800 5.8 800 以Δ τ /Δ q为纵坐标，q为横坐标做一条直线
第一组)
误差分析： 1、实验过程中用量筒量取800ml滤液时不精确，会导致实验 结果产生误差 2、清洗滤布时可能会没有洗干净造成微小误差 3、操作过程中由于自身原因导致孔没有对齐造成滤液外漏， 导致实验误差
q（m³/m²）
第二组 线性 (第二组)
q（m³/m²）
第三组)
组别
压强（MPa） Δ τ 9.0 9.6 12.4 14.0 17.4 20.5 24.8 29.0 33.8
第一组
0.1
Δ V（ml）Δ q(m³/m²) τ /s q(m³/m²) τ /q（m³/m²） 800 0.00526316 9.0 0.005263158 1710 800 0.00526316 18.6 0.010526316 1767 800 0.00526316 31.0 0.015789474 1963 800 0.00526316 45.0 0.021052632 2138 800 0.00526316 62.4 0.026315789 2371 800 0.00526316 82.9 0.031578947 2625 800 0.00526316 107.7 0.036842105 2923 800 0.00526316 136.7 0.042105263 3247 800 0.00526316 170.5 0.047368421 3599
实验四 恒压过滤常数的测定
实验四 恒压过滤常数测定实验实验学时:4 实验类型：综合 实验要求：必修一、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 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。
二、实验内容1. 由恒压过滤实验数据求过滤常数K 、q e 。
2. 比较几种压差下的K 、q e 值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。
3. 直角坐标系中绘制θ/q ～q 的关系曲线4.在坐标系坐标纸上绘制lgK~lg △p 关系曲线，求出s 。
三、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：()()()()e s 1e s 1V V C r p A V V C r p A d dq Ad dV u +'⋅'⋅=+⋅⋅===--μ∆μ∆θθ（1）式中：u —过滤速度，m/s ；V —通过过滤介质的滤液量，m 3； A —过滤面积，m 2；θ—过滤时间，s ；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ； r —滤渣比阻，1/m 2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3；Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3； r ' —滤渣比阻，m/kg ；C '—单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。
过滤实验数据处理
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。
实验三 恒压过滤常数测定实验1
实验三 恒压过滤常数测定实验一、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。
二、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：()()e s V V C r p A d dq Ad dV u +⋅⋅∆===-μττ1 （1） 式中：u —过滤速度，m/s ；V —通过过滤介质的滤液量，m 3；A —过滤面积，m 2；τ —过滤时间，s ；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2；△p —过滤压力（表压）pa ；s —滤渣压缩性系数；μ—滤液的粘度，Pa.s ；r —滤渣比阻，1/m 2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3；Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3；C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。
对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令：()Cr p K s ⋅⋅=-μ∆12 （2） 于是式（1）可改写为：)(22Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2。
恒压过滤常数的测定实验报告
实验三：恒压过滤常数的测定一、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和压缩性指数s的方法。
4、了解过滤压差对过滤速率的影响。
二、实验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。
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。
在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。
过滤时滤液流过滤饼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：再经过整理可得恒压过滤方程为,V2+2VV e=KA2Ʈ ,或q2+2qq e=KƮ，改变过滤压差，可测得不同的K值，即为：，在实验压差范围内，若B为常数，以Ig(ەp)为横坐标，IgK为纵坐标作图，将绘制一条直线。
直线的斜率=(1-s),则可求得压缩性指数。
u --- 过滤速度，m/s；V --- 通过过滤介质的滤液量，m3；A --- 过滤面积，m2；Ʈ--- 过滤时间，s；q --- 通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2；μ--- 滤液的粘度，Pa.s；r --- 滤饼比阻，l/m2；C --- 单位体积滤液的滤饼体积，m3/m3；Ve --- 虚拟滤液体积，m3；s --- 压缩性指数；K --- 过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定；三、实验设备及流程1、实验设备本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其中板框过滤机由压紧装置、可动头、过滤板、过滤框、固定头、滤浆进口、滤液出口等组成。
2、实验流程（1）在搅拌槽内配制的一定浓度的浆液，利用压缩空气加以搅拌，使浆液不致沉降。
（2）利用位能差，使浆液由管路流入加压罐。
（3）在加压罐内，利用自循环泵打循环，使浆液不致沉降。
利用压缩室气，浆液由加压罐送入板框压滤机。
（4）滤液穿过滤纸、滤布流出，固体颗粒积存在过滤框内形成滤饼。
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恒压过滤常数测定计算示例
数据处理
1．数据记录 过滤面积A ＝0.025m 2
表1 过滤压力△p ＝0.2 MPa 时
注：初始滤液体积可以500ml 来计时、随后滤液体积可以250ml 来计时；
过滤压力△p ＝0.2 Mpa ；每组共测量5~6组数据；
2．数据处理
△q n =△V n /A 、q 0=0 m 3/m 2 、q 1= q 0+△q 1 、q 2= q 1+△q 2
q n = q n-1+△q n 、、q n =1/2×(q n-1+q n )； 根据以上公式计算得：
表2 过滤压力△p ＝0.1015 MPa 时（电脑计算）
在直角坐标系中绘制△τ/△q ～q
的关系曲线，如下
过滤常数S 以曲线斜率，以图中取点来算：
由 斜率：2S K =；截距： 2
e I q K
=
； 则： 22,K m s S =、3
,2e KI I q m S ==、222
,e e q I s K KS
τ==；
3.结果分析
过滤系数K 与过滤压力△p 成正比。
△p 变大时，K 也随着变大；△p 变小时，K 也随着变小
4.思考题1、2、3
三、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。
图1 板框压滤机过滤流程。