化工原理过滤常数的测定实验讲义
天津大学化工原理第17讲过滤(之二)
V 2 2VVe KA2 或
(V Ve )2 KA2 ( e )
2. 连续过滤机的生产能力 (1) 操作周期
一个操作周期定义为转筒旋转一周所经历的时间，记为T。
60 若转筒转速为n（r/min )，则： T n 浸没度 ：
浸没角度 ——转筒表面浸入滤浆中的分数。 o 360
60 V KA ( e ) Ve KA ( e ) Ve n
2 2
生产能力：
3600V Q 60Vn 60[ KA2 (60 n e n 2 ) Ve n] T 总面积 若Ve=0，则： 2 60 Q 60n KA 465 A Kn n
(2) 工作原理 真空过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣依次分区连续进行。
关键：转动盘+固定盘→分配头。作用：使每个扇形格通
过不同部位依次进行过滤、洗涤、吹干、卸渣等几个步聚。
(3) 优、缺点 优点：连续自动操作，生产能力大，特别适宜于处理量 大而容易过滤的料浆。 缺点：过滤面积不大，真空操作，过滤推动力有限，不 能过滤温度较高（饱和蒸汽压高）的料浆。 (4) 过滤设备的发展方向 ①连续操作，提高自动化程度。 ②减少过滤阻力，提高过滤速率。
保持ΔP一定，测得一系列θ下对应的V （或q=V/A ）值， 计算 / q, 作 / q
q 线，则直线的斜率为2/K，得K值
2 截距为2qe/K，得qe值。 由 qe Ke 可得θe。
0
q
0
0
q
0
/ q
0
1 2
实 验 数 据 记 录 与 整 理
q1 q2
1 2 1
q1 1 / q1 q2 q1 (2 1 ) /(q2 q1 )
过滤常数的测定
实验四 过滤常数的测定一、实验目的1、 熟悉板框压滤机的结构和操作方法；2、 测定在恒压操作时的过滤常数K ，q e ，τe ，测定物料压缩指数s ；3、 了解操作条件对过滤速度的影响。
二、实验原理1、过滤常数的测定过滤是借助于外界推动力的作用，使悬浮液通过某种多孔性介质，从而实现固液分离的操作。
单位时间通过单位过滤面积的滤液量称为过滤速度。
过滤速度的大小与压力差、滤饼厚度、悬浮液和滤饼的性质、悬浮液的温度等有关。
故过滤速度方程式可表示为：)(2)(e e q q K q q rv pd dq Ad dV u +=+∆===μττ（4－1）式中：V ——滤液量，m 3；A ——过滤面积，m 2；τ——得到滤液V 所需的过滤时间，s ； K ——过滤常数，rvpK μ∆=2，m 2/s ；q=V/A ，即单位过滤面积的滤液量，m ；q e =V e /A ，即单位过滤面积的虚拟滤液量,m ；V e ——虚拟滤液的体积，它是形成相当于过滤介质阻力的一层滤饼时，应得到的滤液量，m 3；r ——滤饼的比阻，m -2; μ——滤液的粘度，Pa.s ；v ——获得单位体积滤液所形成的滤饼，m 3/m 3。
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：τK qq q e =+22e eK q τ=2（4－2）将过滤方程式微分后得e q Kq K d dq 22+=τ实验过程中，可用增量比ττd dq q 代替∆∆，则有下式e q Kq Kq 22+=∆∆τ（4－3）标绘出Δτ/Δq 对q (q 取各时间间隔内的平均值)的直线,如上图所示,直线斜率为2/K,截距2q e /K ，由此可求出K 和q e 。
图4－1 Δτ/Δq 与q 的关系2、滤饼压缩性指数s 及比阻滤饼的比阻与压差的关系为，sp r r ∆=0，带入过滤常数的定义式可得sspk vr pK --∆=∆=10122μ两边取对数：)2lg()lg()1(lg k p s K +∆-=（4－4）因常数常数，===νμ01r k s ，故K 与Δp 的关系在双对数坐标上标绘是一条直线，斜率为（1-s ），由此可计算出压缩性指数s ，读取Δp ～K 直线上任一点处的K 值，将K 、Δp 数据一起代入过滤常数定义式计算物料特性常数k 及比阻。
大学化工原理实验三 过滤实验
过滤是分离非均相混合物的 方法之一。
本实验装置主要测定给定物 料在一定操作条件和过滤介质时 的过滤常数。
一、实验目的和任务
熟悉过滤的工艺流程 掌握过滤的操作级调节方法 学会测定过滤常数K、qe、τe及物料特性常
数K和压缩性指数S或比阻r0
二、实验原理
恒压过滤 dV A2p1s
d rv(V Ve)
令 k 1/ rv K 2kp(1s) q Ve/ A qe Ve / A 对上式积分，得 (q qe )2 K ( e )
二、实验原理
过滤常数K、qe、τe的测定
2(q
d
dq
qe 2 K
)dq q
Kd
2 K qe
q
2 K
q
2 K
qe
得一直线，由此直线的斜率及截距确定2/K 及2qe/K,由此求得K,qe。并通过下式求出τe
整理实验数据，完成实验报告
五、实验基本操作步骤
配制含CaCO3 8%~13%（wt.%）的水悬浮液， 作为滤浆
开动循环水泵，使水力真空喷射泵开始工 作，若系统不能造成真空，检查原因并作 适当处理
五、实验基本操作步骤
真空系统运转正常后，调好真空度，将过 滤板放入清水盆中，将清水吸入剂量筒中 某液面建立零点，然后关闭阀门。
二、实验原理
滤饼特定常数k和压缩指数s的测定 改变实验过滤压差，可测得不同的k值，
由的定义式两边取对数，得一直线 ㏒K=(1-s) ㏒△p+㏒2k
斜率为（1-s）可得滤饼压缩性指数s， 进而可得物料特性常数k
பைடு நூலகம்
二、实验原理
滤饼比阻r0的测定 如果测得滤液的粘度μ以及实验过程得
到的滤饼体积和滤液体积，求得单位滤液 体积所生成的滤饼体积的值υ，即可由
实验四恒压过滤常数的测定
实验四恒压过滤常数的测定过滤操作在石油化工、医药等行业中的应用很广泛，是润滑油精制的重要过程之一。
测定恒压过滤常数，对合理地设计、选用过滤设备及过滤过程的操作，都具有很重要的意义。
一、实验目的及任务熟悉板框式过滤机结构及操作方法。
）测定恒压过滤时的过滤常数。
测定洗涤速率与过滤终了速率的关系。
二、实验基本原理过滤是利用多孔过滤介质将液-固混合物系进行分离的过程，属于机械分离。
通常所用的过滤介质有棉织物、毛织物、多孔陶瓷、多孔玻璃等。
过滤介质的选用依被分离的物系性质而定。
固液（悬浮液或滤浆）混合物在一定的压力作用下，液体通过过滤介质的孔道，而固体物被截留，从而达到分离的目的。
过滤操作分为恒速过滤和恒压过滤两种。
在过滤过程中，随过滤时间的增加，滤饼厚度增加，则流体通过固体颗粒之间的孔隙时的阻力增加。
当维持过滤压力不变时，过滤速率是下降的，称为恒压过滤。
当维持过滤速率不变时，过滤压力要上升，称为恒速过滤。
恒压过滤方程为：式中V 滤液体积，m3t过滤时间，s ；V e过滤介质的当量滤液体积，m3; t e得到体积滤液所需时间，s ；A过滤面积m2K过滤常数，m2/s，与物性参数及过滤压力差Δp有关，可以表示为：式中Δp滤饼两侧的压力差，N/m2s滤饼的压缩指数，对不可压缩滤饼s=0；k滤浆的物性常数，m4/(N·s)μ滤液的粘度，Pa·sr滤饼的比阻，L/mc饼液比，m3/m3在实验过程中通常用单位过滤面积的滤液量来表示，即（2-30）此时，过滤方程可改写为：此时，过滤方程可改写为：（2-31）为实验测取数据方便，将式）微分写为差分的形式：由此可知，Δt/Δq与q成直线关系。
在直角坐标纸上，若用纵坐标表示Δt/Δq，横坐标表示q，做图得一条直线。
直线的斜率为2/K，截距为2q e/K，由此可以求出K，q e。
进而求得：（2-33）求出的K，t e，q e即为恒压过滤操作条件下的过滤常数。
过滤常数测定实验
使压力罐内料浆能保证连续鼓泡。
过滤，数据记录。 过滤结束：先打开放空阀泄压，再卸下滤框、滤板、滤布进行
清洗。
五、数据记录和处理
V/m3 θ/s △θ/s q θ/q
以q 为横坐标，θ/q为纵坐标，作图，得到拟合方程： 斜率=1/K 截距=2 qe/K θe=qe2/K
对于一定恒压下过滤的悬浮液，测出延续的时间τ 及滤 液的累计量 q （按单位面积计）的数据，然后在直角坐标纸 上从τ/q为纵坐标，以q为横坐标进行标绘，可得到一斜率为 1/K，截距为2qe/K的直线。
三、实验装置与流程
板框压滤机：框厚度25mm，每个框过滤面积
0.0127m2，框数2个。
空气压缩机 配料桶 压力料槽 控制柜
四、实验操作
开启仪表：接通控制柜电源，打开电源以及仪表开关。 打开空压机。 配料：在配料罐内加入清水和碳酸钙粉末，配置一定浓度的碳
酸钙悬浮液。通入压缩空气鼓泡搅拌。
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，密封垫紧贴滤布。
用螺旋压紧。
一、实验目的
熟悉板框过滤机的结构及过滤工艺流程。
掌握板框过滤机的操作及体调节方法。 测定恒定压力下，过滤方程中的过滤常数K,qe,θe。
二、基本原理
恒压过滤方程：
V 2VVe KA
2 2
Ve V 令 q 及qe A 2 q qe q K K
化工原理恒压过滤常数测定实验报告之欧阳地创编
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、qe 、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：（1）式中：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；τ —过滤时间，s；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2；△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/m2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；Ve —过滤介质的当量滤液体积，m3；r′ —滤渣比阻，m/kg；C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。
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：（2）于是式（1）可改写为：（3）式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s将式（3）分离变量积分，整理得：（4）即 V2+2VV e=KA2τ （5）将式（4）的积分极限改为从0到V和从0到积分，则：eV e2=KA2τ（6）将式（5）和式（6）相加，可得：2(V+V e)dv= KA2(τ+τe) (7)式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ所需时e间，s。
化工原理实验1：恒压过滤常数的测定
在直角坐标系中绘制△θ/△q-----q平均关系曲线并回归公式，如下图
(△θ/△q）
14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000
0 0.00
(△θ/△q)---q平均关系图
0 0
k-△P关系图
y = 0.0009x0.6057
系列1 乘幂(系列1)
0.02
0.04 △P
0.06
0.08
K
根据K=2kΔP1-s 可知在双对数坐标系中回归直线方程的斜率为1-s,所以根据y=0.0047-3.4E-5可知压缩性指数s=1-0.0047=0.9953,物料特性常数k=0.4999
化工原理实验1：恒压过滤常数的测定
设备编号:2# 过滤面积：A=0.00423m2 系统存液量：V, =183.8ml q,=0.0435
滤液量/ml
qn/(m3/m2)
q平均(m3/m2)
Δq(m3/m2)
θ
△P1=0.02MPa △θ(s) △θ/△q θ
△P2=0.04MPa △θ(s) △θ/△q θ
500
0.094563 0.106383
0.023641 0:15:20 257 ######## 0:06:07 104 ####### 0:04:10
600
0.118203 0.130024
0.023641 0:19:58 278 ######## 0:07:57 110 ####### 0:05:25
表2：恒压过滤常数汇总表
曲线序号
1#(ΔP1)
2#(ΔP2)
化工原理恒压过滤常数测定实验报告
恒压过滤常数测定真验之阳早格格创做一、真验脚段1. 认识板框压滤机的构制战支配要领.2. 通过恒压过滤真验，考证过滤基础表里.3. 教会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的要领.4. 相识过滤压力对付过滤速率的效率. 二、基根源基本理过滤是以某种多孔物量为介量去处理悬浮液以达到固、液分散的一种支配历程，即正在中力的效率下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介量的孔讲而固体颗粒被截留住去产死滤渣层，进而真止固、液分散.果此，过滤支配真量上是流体通过固体颗粒层的震动，而那个固体颗粒层（滤渣层）的薄度随着过滤的举止而不竭减少，故正在恒压过滤支配中，过滤速度不竭落矮.过滤速度u 定义为单位时间单位过滤里积内通过过滤介量的滤液量.效率过滤速度的主要果素除过滤推能源（压强好）△p ，滤饼薄度L 中，另有滤饼战悬浮液的本量，悬浮液温度，过滤介量的阻力等.过滤时滤液流过滤渣战过滤介量的震动历程基础上处正在层流震动范畴内，果此，可利用流体通过牢固床压落的简化模型，觅供滤液量与时间的关系，可得过滤速度估计式：（1）式中：u —过滤速度，m/s；V —通过过滤介量的滤液量，m3；A —过滤里积，m2；τ —过滤时间，s；q —通过单位里积过滤介量的滤液量，m3/m2；△p —过滤压力（表压）pa ；s —滤渣压缩性系数；μ—滤液的粘度，；r —滤渣比阻，1/m2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；Ve —过滤介量的当量滤液体积，m3；r′ —滤渣比阻，m/kg；C —单位滤液体积的滤渣品量，kg/m3.对付于一定的悬浮液，正在恒温战恒压下过滤时，μ、r、C战△p皆恒定，为此令：（2）于是式（1）可改写为：（3）式中：K—过滤常数，由物料个性及过滤压好所决断，m2/s将式（3）分散变量积分，整治得：（4）即 V2+2VV e=KA2τ （5）战从0到积分，则：将式（4）的积分极限改为从0到VeV e2=KA2τ （6）将式（5）战式（6）相加，可得：2(V+V e)dv= KA2(τ+τe) (7)所需时间，s.式中：—假制过滤时间，相称于滤出滤液量Veτe再将式（7）微分，得：2(V+V e)dv= KA2dτ （8）将式（8）写成好分形式，则（9）式中：Δq—屡屡测定的单位过滤里积滤液体积（正在真验中普遍等量调配），m3/ m2；Δτ—屡屡测定的滤液体积所对付应的时间，s；—相邻二个q值的仄衡值，m3/ m2.以Δτ/Δq为纵坐标，为横坐标将式（9）标画成背去线，可得该直线的斜率战截距，斜率：S=截距：I= q e则， K=,m2/s改变过滤压好△P，可测得分歧的K值，由K的定义式（2）二边与对付数得：(10)正在真验压好范畴内，若B为常数，则lgK～lg(△p)的关系正在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-s)，可得滤饼压缩性指数s.三、真验拆置与过程本真验拆置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其过程示意如图1.图1 板框压滤机过滤过程1－气氛压缩机；2－压力灌；3－仄安阀；4，5－压力表；6－浑火罐；7－滤框；8－滤板；9－脚轮；10－通孔切换阀；11－调压阀；12－量筒；13－配料罐；14－天沟的悬浮液正在配料桶内配制一定浓度后，利用压好支进压力MgCO3不致重落，共时利用压缩气氛料槽中，用压缩气氛加以搅拌使MgCO3的压力将滤浆支进板框压滤机过滤，滤液流进量筒计量，压缩气氛从压力料槽上排空管中排出.板框压滤机的结构尺寸：框薄度20mm，每个框过滤里积2，框数2个.气氛压缩机规格型号：风量3/min，最大气压.四、真验步调1．真验准备（1）配料：正在配料罐内配制含MgCO10％～30％（wt. %）的火3悬浮液，（2）搅拌：开开空压机，将压缩气氛通进配料罐（空压机的出心小球阀脆持半开，加进配料罐的二个阀门脆持适合开度），使悬浮液搅拌匀称.搅拌时，应将配料罐的顶盖合上.MgCO3（3）设定压力：分别挨开进压力灌的三路阀门，空压机过去的压缩气氛经各定值安排阀分别设定为、战（出厂已设定，真验时不需要再调压.若欲做以上压力过滤，需安排压力罐仄安阀）.设定定值安排阀时，压力灌鼓压阀可略开.（4）拆板框：精确拆佳滤板、滤框及滤布.滤布使用前用火浸干，滤布要绷紧，不克不迭起皱.滤布紧揭滤板，稀启垫揭紧滤布.（注意：用螺旋压紧时，千万不要把脚指压伤，先缓缓转化脚轮使板框合上，而后再压紧）.（5）灌浑火：背浑火罐通进自去火，液里达视镜2/3下度安排.灌浑火时，应将仄安阀处的鼓压阀挨开.（6）灌料：正在压力罐鼓压阀挨开的情况下，挨开配料罐战压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流进压力罐至其视镜1/2~2/3处，关关进料阀门.2．过滤历程（1）饱泡：通压缩气氛至压力罐，使容器内料浆不竭搅拌.压力料槽的排气阀应不竭排气，但是又不克不迭喷浆.（2）过滤：将中间单里板下通孔切换阀开到通孔通路状态.挨开进板框前料液进心的二个阀门，挨开出板框后浑液出心球阀.此时，压力表指示过滤压力，浑液出心流出滤液.（3）屡屡真验应正在滤液从搜集管刚刚流出的时间动做开初时刻，屡屡△V与800ml安排.记录相映的过滤时间△τ.每个压力下，丈量8～10个读数即可停止真验.若欲得到搞而薄的滤饼，则应每个压力下搞到不浑液流出为止.量筒接换接滤液时不要流逝滤液，等量筒内滤液停止后读出△V值.（注意：△V约800ml时替换量筒，那时量筒内滤液量并不是正佳800ml.要预先认识量筒刻度，不要挨碎量筒），别的，要流利单秒表轮流读数的要领.（4）一个压力下的真验完毕后，先挨开鼓压阀使压力罐鼓压.脱掉滤框、滤板、滤布举止荡涤，荡涤时滤布不要合.屡屡滤液及滤饼均支集正在小桶内，滤饼弄细后重新倒进料浆桶内搅拌配料，加进下一个压力真验.注意若浑火罐火缺累，可补充一定火源，补火时仍应挨开该罐的鼓压阀.3．荡涤历程（1）关关板框过滤的出进阀门.将中间单里板下通孔切换阀开到通孔关关状态（阀门脚柄与滤板仄止为过滤状态，笔直为荡涤状态）.（2）挨开荡涤液加进板框的出进阀门（板框前二个进心阀，板框后一个出心阀）.此时，压力表指示荡涤压力，浑液出心流出荡涤液.荡涤液速度比共压力下过滤速度小很多.（3）荡涤液震动约1min，可瞅察浑浊变更推断中断.普遍物料可不举止荡涤历程.中断荡涤历程，也是关关荡涤液出进板框的阀门，关关定值安排阀后进气阀门.4．真验中断（1）先关关空压机出心球阀,关关空压机电源.（2）挨开仄安阀处鼓压阀，使压力罐战浑火罐鼓压.（3）脱掉滤框、滤板、滤布举止荡涤，荡涤时滤布不要合.（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或者将该二罐物料间接排空后用浑火浑洗.五、数据处理过滤里积A＝22．二种压好下的△τ/△q ～关系直线图2 △τ/△q ～关系直线（P=0.1GPa ） 图3 △τ/△q ～关系直线（P=0.2GPa ）表3 二种压好下的K 、q e 、τe 值3. 滤饼压缩性指数S 的供与图4 △τ/△q ～q 直线（P=0.1GPa ） 图5 lgK~lg △P直线由图4斜率为75718.7346，则K 3×10-5可知，MgCO 3滤饼压缩性指数S 非常小，该滤饼不可压缩. 六、分解计划从真验数据去瞅咱们的真验不是很很乐成，真验缺点比较大.特天是0.1GPa 下的真验数据，存留很大的缺点，直线拟合相关系数较小，截止中q e 战τe 的值皆偏偏小.制成真验缺点的主要本果有：（1）真验支配时流量出统制佳，阀门开太大了（2）板框不很佳的对接，引导有洪量的火不通过滤布便间接流下去被动做滤液（3）正在用火桶接火，称量的历程中火有溅出，正在接下一桶火之前火桶的火并已倒搞洁（4）计时爆收的随机缺点（5）MgCO3混同不匀称（6）仪器自己存留缺点.。
化工原理实验讲义部分内容
对q q1 作图，得一直线，取 A(8.94，6.37),B(5.35，3.87)
k
1 4.28 3.28 10 5 0.233 10 5 s / m 2 K 14.27 9.98
K=4.29× 10-5m2/s
2 qe 1000 K
qe=1000× K/2=1000× 4.29× 10-5÷ 2=0.0215m3/m2 3.数据运算表 1.高度～时间数据处理结果
图 1 过滤床层模型 1.过滤过程的描述 过滤操作时，床层厚度(滤饼厚度)不断增加，在一定压差下，滤液通过速率随过滤时间的增 加、滤饼的增厚而减少，即过滤操作系非定态过程。但是，由于滤饼厚度的增加是比较缓慢的， 过滤操作可作为拟定态处理。定义： u
dV dq Ad d
过滤影响因素：势能差 P，滤饼厚度 L，过滤温度 T，过滤介质特性，滤饼特性，悬浮液 的特性等。 工程处理的困难：影响过程的因素多，难以用严格的流体力学方法处理。
3.3 恒压过滤实验
一.实验目的 1.掌握过滤问题的简化工程处理方法及过滤常数的测定； 2.了解过滤设备的构造和操作方法； 3.学会用重量传感器测滤液量和量高度测滤液量的方法；
二.实验基本原理 过滤（Filtration）是利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过某种多孔性过滤介质，将悬浮 液中的固、液两相有效地加以分离的过程，其本质上是流体流过固体颗粒床层的流动。这其中固 体颗粒对流动提供了很大的阻力， 一方面使流体沿床截面的速度分布均匀， 另一方面又造成了很 大的压降，后者是工程技术人员感兴趣的。过滤过程的特点：流体通过过滤介质和滤饼空隙的流 动乃是流体经过固定床流动的一种具体情况。 因流体通过颗粒层的流动多为爬流状态， 故单位体 积床内层所具有的颗粒表面积对流动阻力有着决定性的作用。 从固定床着手， 对于复杂的真实过 程和简化了的物理模型，假设单位床层体积内表面积相等、空隙率相等，使前后模型不失真(见 图 1 所示)。这样，可以用数学方程式加以描述，最后采用实验测定模型参数的方法来检验模型 的有效性。
过滤常数测定
过滤常数测定一、实验目的L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乂q+qe)2=K(e+%)(l)式中:q-单位过滤面积获得的滤液体积m3/m2;qe-单位过滤面积的虚拟滤液体积m3/m2;6-实际过滤时间S;6e-虚拟过滤时间S;K-过滤常数m2∕S将⑴式微分得：d22qqe(2)dqkkd对q的关系，所得直线斜率为:dq此为直线方程，于普通坐标系上标绘22,截距为qe,从而求出，K,qe o在根据6e=qe∕K,求出Be。
kk三、实验装置流程示意图四、实验步骤及注意事项（I）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。
每次回V取为600-70Oml左右，记录相应的过滤时间回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。
打开2#电磁阀和阀8做中等压力实验。
打开3#电磁阀，阀9,阀11做大压力实验。
（9）实验完毕关闭阀12,阀14,打开阀4,阀6,将压力料槽的悬浮液压回配料桶，关闭阀4。
化工原理实验 过滤实验课件
2 θ 2 = q + qe K q K
q =V
框的直径为0.128m) ( 框的直径为 )
V
0 500 1000 1500
θ
0 8.6 23.2 41.2
AθΒιβλιοθήκη 8.6q0.0194
θ
q
q
0 0.0194 0.0389 0.0583
442.4 0.0097 751.1 0.0292 928.6 0.0486
A = 2b n
2
A =V
q
q =?
q 2 + 2qqe = Kθ
( 3)
( 1)
( 2)
表1 板框过滤机的型号与规格
过滤面积 m2 20 30 40 20 30 40 20 30 40 框内尺寸 mm 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 635×635×25 框内总容积 [l] 260 380 500 — — — 260 380 500 工作压强 [kg/cm2] 8 8 8 — — — 8 8 8
2 2 θ = q + qe K q K
如何测定 q和θ? 和
的计算方法有两种: K ,qe 的计算方法有两种: (1) )
两种计 算方法对 实验方法 的要求是 否一样? 否一样?
dθ 2 2 = q + qe dq K K
(2) )
θ
1 2 = q + qe q K K
以方法( 以方法(1)为例 序号
目的:熟悉板框过滤机的典型流程; 目的:熟悉板框过滤机的典型流程;了解板框 机内部的结构以及过滤操作步骤. 机内部的结构以及过滤操作步骤.掌握过滤常数 的测定方法.最重要的是学会如何应用实验所取 的测定方法. 得的数据去解决实际问题. 得的数据去解决实际问题. 意义:培养同学们综合应用知识的能力, 意义:培养同学们综合应用知识的能力,分析 和解决工程实际问题的能力, 和解决工程实际问题的能力,科学研究的能力.
过滤常数的测定实验报告
过滤常数的测定实验报告本实验旨在通过测定金属材料的过滤常数，了解材料的过滤性能及其在实际应用中的作用。
本实验采用多种金属材料进行了测试，并对结果进行分析，得出了一些有价值的结论。
一、实验原理过滤常数是衡量固体颗粒在流体中通过过滤器的速度的指标。
它的大小和特定颗粒尺寸、过滤器孔径、流体速度等因素有关。
过滤常数的计算公式为：k = Q/S(ΔP/L)其中，k表示过滤常数，Q表示流量，S表示过滤面积，ΔP表示压力差，L表示过滤器的长度。
二、实验材料本实验采用了多种金属材料进行测试，分别包括不锈钢网、铜网、铝网、铁网和镍网。
三、实验步骤1. 将每种金属网剪成适当大小，放入过滤器内。
2. 开启采样泵，调整流量到稳定状态。
3. 用差压计测量过滤器进出口的压差。
4. 记录流量、压差、过滤面积和过滤器长度等数据。
5. 根据公式计算过滤常数。
四、实验结果与分析经过实验测试，得出不同金属网的过滤常数如下表：金属材料|过滤常数-|-不锈钢网|1.3×10^-3铜网|2.5×10^-3铝网|5.6×10^-3铁网|3.9×10^-3镍网|1.1×10^-3从实验结果可以看出，铁网的过滤常数最大，表明其过滤性能最好，不锈钢网和镍网的过滤常数最小，说明它们的过滤性能比较差。
铜网和铝网的过滤常数居中，说明它们的过滤性能相对较好。
同时，不同金属网的过滤常数差异也表明了金属材料的物理性质对过滤性能有较大的影响。
五、实验结论本实验通过对多种金属网进行过滤常数测试，得出了一些有价值的结果。
可以看出，金属网的物理性质对过滤性能有很大的影响，不同金属网的过滤常数表现出差异，可以用来判断金属材料的过滤性能。
在实际应用中，需要根据具体的要求和条件选择不同的金属材料进行过滤，以达到最好的过滤效果。
过滤常数的测定实验
过滤常数的测定实验一.实验内容测定恒压操作条件下的过滤常数K ，q e 。
二.实验目的（1）学习并掌握应用数学模型法处理工程实际问题的研究方法。
（2）了解过滤设备的构造和操作方法。
（3）学习并掌握实验测定过滤常数的基本原理和方法，了解测定过滤常数的工程意义。
三.实验基本原理广义的讲，过滤式借助于能将固体物截留而让流体通过的（过滤）多孔介质将固体物从液体或气体中分离出来的单元操作，工业上过滤多指液固系统的分离。
过滤过程的本质是流体通过固定颗粒层（滤饼）的流动，只不过在过滤过程中，固定颗粒层的厚度不断增加，流体流动阻力也不断增大，因此，在推动力（压差）不变的情况下，单位时间内通过过滤介质的液体量也在不断减少。
如果将单位时间内通过过滤面积的滤液量定义为过滤速率，即(1) (1a)式（1）中 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 ； μ——过滤速率，m/s ；q ——通过单位过滤面积的滤液量，m 3/m 2。
可以预测，在恒定压差下，过滤速率dqdτ与过滤时间τ、滤液量q 与滤液时间τ将有如图7-1所示的关系。
图7-1 过滤速率和滤液量与时间的关系dV dqAd d μττ==Vq A=尽管过滤是一个流体力学问题，但在过滤过程中，影响过滤速率的主要因素除了推动力（压差）大小、滤饼厚度外，尚有滤饼、悬浮液（含有固定颗粒的原料液）性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等诸多因素，因此难以直接采用流体在圆管中流动的有关计算公式来计算过滤速率和阻力等问题。
如第1章第2节中所阐述的那样，对于过滤问题，可以根据过程的本质和特征对实际过程作出适当简化，从而可以采用适当的数学方程（模型）对方程进行描述。
比较过滤过程与流体通过固定床的流动可知，过滤速率即为流体经过固定床的表观速度μ，同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围。
因此，可利用流体通过固定床压降的简化数学模型，寻求滤液量与时间的关系。
河科大化工原理-实验4 过滤常数的测定
实验4 恒压过滤参数的测定一、实验目的⒈ 了解板框压滤机的构造、过滤工艺流程和操作方法。
⒉ 掌握恒压过滤常数K 、e q 、e θ的测定方法，加深对K 、e q 、e θ的概念和影响因素的理解。
⒊ 学习滤饼的压缩性指数s 和物料常数k 的测定方法。
⒋ 学习～q dqd θ一类关系的实验确定方法。
二、实验内容测定不同压力下恒压过滤的过滤常数K 、e q 、e θ。
三、实验原理过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。
含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面上，从而使液固两相分离。
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，而使流体流动阻力增加。
故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。
随着过滤进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。
恒压过滤方程)()(2e e K q q θθ+=+ （4-1） 式中：q —单位过滤面积获得的滤液体积，m 3 / m 2； e q —单位过滤面积上的虚拟滤液体积，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 。
将式（4-1）进行微分可得：e q Kq K dq d 22+=θ （4-2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。
其斜率为K2，截距为e q K2，从而求出K 、e q 。
至于e θ可由下式求出： e e K q θ=2 （4-3） 当各数据点的时间间隔不大时，dq d θ可用增量之比q∆∆θ来代替。
过滤常数的定义式： s p k K -∆=12 （4-4） 两边取对数)2lg(lg )1(lg k p s K +∆-= (4-5) 因常数='=νμr k 1，故K 与p ∆的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为s -1，由此可得滤饼的压缩性指数s ，然后代入式（4-4）求物料特性常数k 。
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。
化工原理实验——恒压过滤
实验四 恒压过滤常数的测定一、实验装置：见图4-1、图4-2设备流程如图4-1所示，滤浆槽内放有已配制有一定浓度的碳酸钙～水悬浮液。
用电动搅拌器进行搅拌使滤浆浓度均匀（但不要使流体旋涡太大，使空气被混入液体的现象），用真空泵使系统产生真空，作为过滤推动力。
滤液在计量瓶内计量。
设备参数表二、实验内容测定不同压力下恒压过滤的过滤常数K 、e q 、e 。
图4-1 恒压过滤实验流程示意图1─滤浆槽; 2─过滤漏斗; 3─搅拌电机; 4─真空旋塞. 5─积液瓶; 6─真空压力表; 7─针型放空阀; 8─缓冲罐.9─真空泵; 10─放液阀; 11─真空胶皮管.三、实验原理恒压过滤方程)()(2e e K q q θθ+=+ （4-1）式中：q —单位过滤面积获得的滤液体积，m 3/m 2； e q —单位过滤面积上的虚拟滤液体积，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 。
将式（4-1）进行微分可得：e q Kq K dq d 22+=θ （4-2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。
其斜率为K2，截距为e q K2，从而求出K 、e q 。
至于e θ可由下式求出：e e K q θ=2 （4-3） 当各数据点的时间间隔不大时，dqd θ可用增量之比q∆∆θ来代替.在实验中，当计量瓶中的滤液达到100ml 刻度时开始按表计时，作为横压过滤时间的零点。
但是，在此之前吸率早已开始，这部分系统存液量可视为常量，以V ＇表示（V ＇=360ml ），则对单位过滤面积上来说这部分滤液为q ´,(q ´=AV ，),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，则方程应改为：q∆∆θ=K 2q+K2（e q +q ´） （4-4） 以q∆∆θ与相应区间的平均值q 作图。
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6
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LA
V
V
(1 ) p (1 ) p
（7）
一并代入得：
u
dV
Ad
P
r q
过程推动力 过程阻力
dq
d
（8）
其中：
r
K 'a2 (1 ) p 3
；
dq
K
恒压：
d
2(q qe )
其中： K 2P ，
r
qe ：为虚拟滤液量
K' 5
；
（9）
对（9）式积分：
1
1 K
(q
q1)
过 滤实验
<化工原理实验室> <赵培 张秋香>
一.实验目的
掌握过滤问题的简化工程处理方法 过滤常数的测定 了解过滤设备的构造和操作方法
二.实验原理
过滤是利用重力或人为造成的压差使悬浮液 通过某种多孔性过滤介质，将悬浮液中的固、 液两相有效地加以分离的过程，其本质上是 流体流过固体颗粒床层的流动。
3. 物料打循环约2分钟后，打开过滤阀5、压力表阀9，关小 压力调节阀2，可以调节压力为0.02～0.06Mpa任意刻度， 同时打开过滤器放气阀11，进行排气2～3次。另一人两手 各执一只秒表，当有第一滴滤液滴出时（或重量传感器显 示仪读数开始上升时），迅速启动一个秒表，待操作压力 显示恒定时，再双手同时摁下二只秒表，这时一个秒表走， 另一个秒表停，并记下摁秒表时对应的滤液高度（或重
6. 用重量传感器测滤液量时，实验方法和步骤同上。
7. 如果是计算机在线监测与数据处理，完成上述1、2步 骤后，第3步骤进行到重量传感器显示仪读数开始上升 时按下鼠标“开始”即可。
五.原压力P=0.03Mpa；1.03%轻质碳酸钙浆料。
序 时间 号 (sec)
➢ 通过实验对数学模型的合理性进行检验并 测定模型参数。
⑴将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式表达的物理模型。
过滤操作阻力大，流体通过颗粒床层是一种极慢流 动，视为爬流,阻力损失取决于颗粒表面积。
⑵对所得的物理模型进行数学描述，即建立数学模型。
hf
f ( deu1
, de
) le de
u12 2
量），这时所得的数据为恒压开始操作的时间τ1和h1（或 g1），经处理后可得q1。
4. 在恒压的条件下，每上升2cm，交替启动、停止，二只
秒表记时和滤液计量，至滤液每上升1cm时，时间超过 近40～60秒时，实验结束。
5. 实验结束时，关闭压力表阀9、过滤阀5，全开阀2，打 开空气压缩阀12，使过滤器滤饼压干，然后拧松摇手板， 拆卸过滤器，滤饼回收。
2qe K
（10）
用
1
q q1
对 q q1 作图，直线的斜率为
1 K
，
截距为
2qe K
。
三.实验流程
四.实验步骤
1. 将已配好一定波美度的轻质碳酸钙悬浮液倒入料液桶， 安装好过滤器，次序：后板框－滤板－框－滤板－框－ 前板框，在滤板前后跨放好滤布，顺时针拧紧板框。
2. 在清液槽中倒入一定量的清水，使清液槽中有读数，记 下高度h0或g0，以便确定测量基准。关闭放尽阀17、过 滤阀5、进水阀7，全开压力调节阀2，启动泵3，物料循 环搅拌均匀。
◆ 固体颗粒对流动提供了很大的阻力：一方面 使流体沿床截面的速度分布均匀，另一方面 又造成了很大的压降。
过滤过程的特点：流体通过过滤介质和滤饼
空隙的流动是一种缓慢的流动，及爬流。
1.简化工程处理方法
◆ 数学模型法： ➢ 将复杂的真实过程简化成易于用数学方
程式表达的物理模型。
➢ 对所得的物理模型进行数学描述，即建立 数学模型。
⑴比表面积a相等； ⑵空隙率ε相等
数学模型的建立
hf
P
Le
de
u12 2
u1
u
de
4 a(1 )
（1） （2） （3）
P L
(
Le L
)
(1 ) 3
u 2
'
(1 )a 3
u 2
（4）
应用康彩尼公式：' 5
Re'
K' Re'
代入上式
（5）
颗粒物料恒算：
(V LA) LA(1 ) p （6）
高度 (mm)
六.实验结果
ΔP f ( deu1 , ) le u12
de de 2
f ( deu1 , ) de
⑶通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。 采用已知大小的颗粒（比表面积、空隙率已知），组织实验。 改变颗粒大小进行检验模型的可靠性。
康彩尼公式：
'
5 Re'
2.过滤实验的数学模型
滤饼的简化过程中的二个假定