化工原理过滤常数的测定实验讲义
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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。
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.原始数据记录
过滤器直径d=128mm； 操作压力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
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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
qq
1 K
(q
q1)
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。
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
高度 (mm)
六.实验结果
0
重量 序 时间 (kg) 号 (sec)
6
重量 序 (kg) 号
12
时间 (sec)
重量 (kg)
1
7
13
2
8
14
3
9
15
4
10
16
5
11
17
序 时间 号 (sec) 0
1
2
3
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高度 序 时间 (mm) 号 (sec)
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11
高度 序 (mm) 号
12
时间 (sec)
13
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15
16
17
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
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u1
u
de
4 a(1 )
（1） （2） （3）
P L
(百度文库
Le L
)
(1 ) 3
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(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）
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
◆ 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。
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。
<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。
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.原始数据记录
过滤器直径d=128mm； 操作压力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。
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一并代入得：
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过程推动力 过程阻力
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其中：
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恒压：
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其中： K 2P ，
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qe ：为虚拟滤液量
K' 5
；
（9）
对（9）式积分：
1
1 K
(q
q1)
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。
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
高度 (mm)
六.实验结果
0
重量 序 时间 (kg) 号 (sec)
6
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12
时间 (sec)
重量 (kg)
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高度 序 (mm) 号
12
时间 (sec)
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⑴比表面积a相等； ⑵空隙率ε相等
数学模型的建立
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（1） （2） （3）
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(百度文库
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(1 ) 3
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(1 )a 3
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（4）
应用康彩尼公式：' 5
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代入上式
（5）
颗粒物料恒算：
(V LA) LA(1 ) p （6）
ΔP f ( deu1 , ) le u12
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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
◆ 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。
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。