食品工程原理过滤实验报告

食品工程原理实验报告

过滤实验

1 实验目的

（1） 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；

（2） 测定某一压力下过滤方程的过滤常数K 、q e 、τe 值，增进对过滤理论的理解； （3） 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

2 基本原理

恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质产生滤液，而固体粒子被过滤介质截留，形成一定厚度的滤饼，从而达到液－固分离的目的操作。当过滤介质阻力及滤饼阻力都不能忽略时，恒压过滤方程如下：

()()e E KA V V ττ+=+22 （5－1）

s

V s

s

m K m A m V m V e e e 的过滤时间，相当于得到滤液：过滤时间，：过滤常数，：过滤面积，即虚拟滤液体积，滤渣时得到的滤液量，：形成滤布阻力的一层时间内获得的滤液量，：在:/2

233

τττ

或者

()()e e K q q ττ+=+2 （5－2）

且已知 q=V/A(m 3/m 2)； qe=V e /A(m 3

/m 2

) 2.1 过滤常数K 、q e 、τe 的测定方法

将式（5－2）微分得直线

e q K

q K dq d 22+=τ （5—3） 由于

dq d τ难以测得，实际可用q ∆∆/τ代替。即=∆∆q τe q K

q K 2

2+，以q ∆∆τ为纵坐标，

以q 为横坐标作图，得到一条直线。直线的斜率为

K 2，截距为e q K

2

，进而可求出K 、e q 的值；再以0,0==τq 代入式（5－2），即可求得e τ。

2.2 洗涤速率与最终过滤速率关系的测定

在一定压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。它可以在水流量

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()w dV

d τ

为单位时间所得的

洗液量。显然：

(

)W w W

V dV

d ττ= 式中：W V ——洗液量，3m ；W τ——洗涤时间，s 。

W V ，W τ 均可由试验测得，即可算出()w dV d τ

最终过滤速率的测定则比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，我们建议过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满才停止（可以从滤液量显著减少来估计，此时

滤液出口出的液流由满管变成残状而下）。可得恒压过滤方程的最终过滤速率()E dV

d τ

为：

2)()2(2()

E e e dV KA KA d V V q q τ==++ 式中：V —整个过滤时间内所得的滤液总量；

q —整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。

3 实验装置与流程

本实验装置GL200B 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5-1。

MgCO 3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加以搅拌使MgCO 3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，压缩空气从压力槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸：框厚度23.5mm ，每个框过滤面积0.0177m 3，框数2个。 空气压缩机规格型号：风量0.06m 3/min ，最大气压0.8Mpa 。

图5-1 板框压滤机过滤流程

4 实验步骤

4.1 试验准备 4.1.1配料

在配料罐内配制含MgCO32%~3%的水悬浮液，MgCO3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。

4.1.2 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MgCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。

4.1.3 设定压力

分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1、0.2、0.3MPa（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，需再调压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。

4.1.4 装板框

按板、框的钮数1-2-3-2-1-2-3…的顺序排列好板框过滤机的板与框。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，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。（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）。

4.1.5 灌清水

向清水罐通入自来水，液面打视镜2/3高度左右。灌清水时，应将阀门处的泄压阀打开。

4.1.6 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，使料浆自动出配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。

4.2 过滤过程

4.2.1 鼓泡

通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

4.2.2 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，压力表表示过滤压力，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，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至500~700mL记录一次时间，使时间不至于中断。即每次ΔV取500~700mL，记录相应的过滤时间Δτ。当滤液流速渐慢，呈细线状流出，表明滤渣已充满整个滤框，关闭滤浆进口阀门，停止过滤实验。

量筒交换接滤液是不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出ΔV值（注意：若ΔV约600mL时交替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好600mL。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。每个压力下，测量8~10个读数即可。

4.3 洗涤过程

4.3.1 洗涤前操作

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，垂直为洗涤状态）。

4.3.2 洗涤

维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300mL左右。记录两组数据即可。