恒压过滤计算讲解
恒压过滤-张奇
一．求过滤方程中的常数K、 、
过滤板的面积： ，滤浆浓度为10%
由量筒刻度和溶液体积的换算公式：
可得：
但由于在实验前量筒内已有100刻度的底液，所以在记录时间里实际过滤的滤液体积应为：
数据处理：
滤液体积 :
单位过滤面积获得的滤液体积 :
单位过滤面积获得的平均滤液体积 :
单位过滤面积获得的滤液体积之差 （50个刻度之差）：
拟合后的曲线方程： 对比上述方程，可知：
，故得 ； ，故得
总结所有数据，统计于下表：
过滤压差
20000
40000
60000
过滤常数
0.000109075
0.000144928
0.000262498
0.080606
0.06054
0.136748
59.5681719
25.28901096
71.23909714
152.46
91.13
91.5
根据上述处理数据：作出 图：
由方程式：
可得数据如下表：
压强
P=0.02MPa
18336
1478
0.000109075
0.080606
P=0.04MPa
13800
835.45
0.000144928
0.06054
P=0.06MPa
7619.1
1041.9
0.000262498
根据上述公式和实验所得数据，处理如下：
过滤实验原始数据及整理表
过滤面积：A=0.011921 体积转换：300个刻度 滤浆浓度：10%
量筒刻度
T
滤液量
P=0.02MPa
P=0.04MPa
实验四恒压过滤参数的测定
A V 为过滤时间τ时，单位过滤面积的滤液量，m3/ m2
Ve A
qe Βιβλιοθήκη 为当量过滤时间τe时，单位过滤面积上的当量滤液量，m3/ m2 为过滤常数，m2/s；
将上式微分， 并用
q
K
代替
d dq
2 2 q qe K 可得： q K
测得一系列的 和 值，以 2 q 截距为 K 的直线。故可求出K, qe，拟q=0、τ=0代入式即可求出τe 。
3. 试验装置
4. 实验步骤及注意事项
做好实验前准备工作。
将滤布由下往上围裹滤框，使滤框通道、洗涤通道分别穿过
滤布上的两个孔，然后按框上号码从左到右排列。 调节空气稳压阀，使压力表读数为零，打开放气阀。 将配好的浆液搅拌到桶内无沉淀，倒入加料漏斗，卡开电动搅 拌器开关。
打开压缩机，调稳压阀使压力表维持某一压力。 打开电子天平，将滤液桶放在电子天平上称重。 全开 浆液阀，在浆液流出是立即用秒表记录时间。
q
e
q 为纵坐标，q为横坐标，可得到斜率为2/K
，
改变压力过滤时，
K 2kp1S
式中： K 为过滤常数，m2/s
S 为压缩性指数 k 为物料特性常数
p
为过滤压差，Pa
将上式两边求对数可得：
lg K 1 S lgp lg2k
p 为横坐 改变过滤压差 p ，可测得不同K，以K为纵坐标， 标，可得到斜率为(1-S)，截距为lg2k的直线。可求得S和k。
实验四
恒压过滤参数的测定
1. 实验目的
在一定压力下进行压力过滤，测定其过滤常数K, qe和τe。
改变压力重复上述操作，测定压缩性指数S 和物料特性
基本型恒压过滤实验指导书.
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。
恒压过滤实验数据处理表
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。
重点公式
Q = KA∆tm
∆tm
( T 1 − t 1 ) − ( T 2 − t 2 ) = ∆t 1 − ∆t 2 =
− ln T 1 t 1 T 2 − t2
热量衡算关系 无相变
Q = ms1cp1(T 1 − T 2) = ms 2cp 2(t 2 −t1)
∑
n
i=1
Ri
A2 − A1 Am = ln A2 / A1
单层圆筒壁热传导
2 π ⋅ λ ⋅ l ( t1 − t 2 ) (t1 − t2 ) = Q = b r2 ln λAm r1
t 1 − t n +1 ＝ t 1 − t n +1 ＝ 2π L ( t 1 − t n +1 )
A1 + A2 Am = 2
KA ms 2cp 2
CR 2 =
T 1 − T 2 = ms 2C p 2 t2 − t1 ms1C p1
ε =
CR 2 − exp NT U 2 (1 − CR 2 )
1 − exp NT U 2 (1 − C R 2 )
例3
今欲用传热面积为12m2的单壳程列管换热器，逆流从有机 的单壳程列管换热器， 今欲用传热面积为 液中取走1.2 J/s的热量 已知有机液进口温度63℃ 的热量。 63℃， 液中取走 2×105J/s的热量。已知有机液进口温度63℃， 出口温度54℃ 给热系数700 54℃， 700W/ ℃,冷却水进口温度 出口温度54℃，给热系数700 /m2·℃,冷却水进口温度 25℃，出口温度33℃ 定压比热4180 33℃， 4180J/ ·℃,给热系数 25℃，出口温度33℃，定压比热4180 /kg·℃,给热系数 管壁及污垢热阻之和为0.24 0.24× 1050 W/m2·℃，管壁及污垢热阻之和为0.24×10-3 / m2·℃/ W，近似按平壁计算，不计热损失。 ，近似按平壁计算，不计热损失。 试计算回答： 试计算回答： (1) 冷却水用量 (2) 能否满足换热要求？ 能否满足换热要求？
恒压过滤实验讲义
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℃。
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。
过滤过程计算
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。
4.5过滤计算
若ζW+ζD一定 切点A下方： ζ Q 切点A上方： ζ Q
最大生产能力
Q
=
V
∑τ
τ↑
Q′ = ( AB)′ = ( V )′ = 0
BO ∑τ
结论： 若qe=0，当
ζ+ ζW=ζD时，生产能
力最大，此时周期即为最 佳操作周期。
18
4．回转真空过滤机的生产能力
每若浸秒没钟分数n转为 ϕ，，则单位其过操滤作面积周在期一个：操∑作τ周=期内1n 的过滤时间：τ
L
ε3
∴ u = dq = ε 3 ⋅ 1 ⋅ Δ℘
又
dτ (1− ε )2 a2 K ′μ L
K ′ = 5.0
L= φ q 1−ε
∴
u=
ε3
⋅ Δ℘
K ′(1− ε )a2 μφq
令 r = K ′a2 (1− ε ) ε3
∴ dq = Δ℘
dτ rφμq
4
讨论：
dq = Δ℘
dτ rφμq
①过滤过程推动力： 滤饼两端的压差 Δ℘
② Ve和qe是不存在的，它反映过滤介质阻力的大小。 但在一定条件下，以一定过滤介质过滤一定的悬浮
液时Ve和qe一定。
③ K和qe称为过滤常数，其值由实验测定。
K与操作压差有关
K = 2Δ℘ = 2Δ℘1−s
rφμ r0φμ
④ 提高过滤速率措施：推动力 阻力
8
二、间歇过滤时间与滤液量的关系
单位时间、单位洗涤面积上所消耗洗涤
液的体积。
dq
( dτ )w
13
2．叶滤机的洗涤速率
适合于所有采用置换洗涤法的过程
恒压过滤实验
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
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
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 。
3、恒压过滤实验
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。
4.5 过滤计算
r=
K ′a 2 (1 − ε )
ε3
∴
dq Δ℘ = dτ rφμq
4
讨论： ①过滤过程推动力： 滤饼两端的压差 过滤过程的滤饼阻力：rφμq ②r =
K ′a 2 (1 − ε )
d q Δ℘ = dτ rφμq
Δ℘
ε
3
称为滤饼的比阻，[m-2]。
a） r反映滤饼结构对过滤速率的影响，其大小反映过滤操作 的难易程度。 b） 对不可压缩性滤饼，r只与悬浮液的物理性质有关。 c） 对可压缩性滤饼，r则随着操作压差的增大而增大。此时r s r = r Δ ℘ 服从经验方程： 0 式中：r0、s为实验常数，r0只与悬浮液性质有关的常数；s称 为压缩性指数，对不可压缩性滤饼s=0，可压缩性滤饼 s=0.2～0.9。
1− s 0
8
二、间歇过滤时间与滤液量的关系
1．恒速过滤方程
K dq = = 常数 dτ 2(q + q e )
K τ ∫0 dq = 2(q + q ) ∫0 dτ e
q
K q + qqe = τ 2
2
K 2 V + VVe = A τ 2
2
9
2．恒压过滤方程 (恒压过滤最普遍)
K= 2 Δ℘ rφμ 为常数
q + 2qq e = Kτ
2
÷ Kq
τ
1 2 = q + qe q K K
q 2 + qqe =
K τ 2
τ
q
=
2 2 q + qe K K
③如果在恒压过滤之前 的ζ1时间内单位过滤 面积已得滤液为q1
( q 2 − q12 ) + 2q e ( q − q1 ) = K (τ − τ 1 )
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K 2kp1s
1 3 2 r 5a (1 ) 2 q2 509s K
d 2 6 a 3 d d
6
2p1s r
1 1 m3 / m3 (1 0.6) / 0.1 1 3
（2） 2 1018 s
q q 0.62m3 / m2
q K 2.12m3 / m2
Ve KA2e
2
V 2 2VeV KA2
两式相加得：
忽略介质阻力：
(V Ve ) KA ( e )
2 2
V 2 KA2
Ve V 令q , qe , m3 / m 2 A A
qe Ke
2
q 2 2qe q K
(q qe )2 K ( e )
q 2 K
例题：在9.81×103Pa的恒定压差下过滤某悬浮液。悬浮液中固 相为直径0.1mm的球形颗粒，体积分率为10%，过滤时形成空 隙率为60%的不可压缩滤饼。已知水的粘度为1.0×10-3Pa· s，过 滤介质阻力可忽略，试求：（1）每平方米过滤面积上获得1.5m3 滤液所需的时间；（2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液 多少？
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目三 沉降过滤及设备操作
任务二、沉降过滤过程工艺参数的确定 ---恒压过滤计算
承德石油高等专科学校
恒压过滤（Filtration at Constant Press来自re）一、恒压过滤方程式
1 令k r v
dV A2 p1 s d r v(V Ve )
再令K 2kp1s
2 (V Ve )dV KA 2 d
kA2 p1 s (V Ve )
KA2 （ 2 V Ve）
2 (V Ve )dV KA
0
Ve
2
e
e
0
d
d
2
V Ve
Ve
(V Ve )dV KA
2
e
积分上式得：