过滤常数的测定

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1、实验九过滤常数的测定一、实验目的1．掌握过滤问题的简化工程处理方法，及测定过滤常数的测定；2．了解板式过滤器的构造，并学会板式过滤器的操作方法。二、实验原理过滤是一种能将流体通过多孔介质，而将固体物截留，使从液体或气体中分离出来的单元操作。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动，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。因此在压差不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降，即过滤速度不断降低。过滤速度u的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即：（1）式中：A过滤面积，m２；τ过滤时间，s；V通过过滤介质的滤液量，

2、m３。可以预测，在恒定压差下，过滤速度dq／dτ与过滤时间τ之间有如图1所示的关系，单位面积的累计滤量q和τ的关系，如图2所示。图1过滤速率与时间的关系过滤速率dq/dt时间t时间t累计滤液量q图2累计滤液量与时间的关系影响过滤速度的主要因素除势能差(Δp)、滤饼厚度外，还有滤饼、悬浮液(含有固体粒子的流体)性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。比较过滤过程与流体经过固体床的流动可知：过滤速度即为流体经过固定床的表观速度u。同时，液体在由细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺范围。因此，可利用流体通过固体床压降的简化模型，寻求滤液量q

3、与时间τ的关系。在低雷诺数下，可用康采尼(Kozeny)计算式，即：（2）对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速率的计算式：3（3）式中：为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量，m３；滤饼的比阻，m３／kg；悬浮液中单位体积净液体中所带有的固体颗粒量，kg/m3清液；液体粘度，Pa·s；过滤常数，m2／s。在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得：（4）由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间；或者在过滤时间、过滤条件一定时，为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。利用上述方程计算时，需要知道K、qe等常数，而

4、K、qe常数只有通过实验才能测定。在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式：（5）因此在实验时，只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量。以~q作图得一直线，读取直线斜率和截距，求取常数和，或者将和的数据用最小二乘法求取和值，进而计算和的值。若在恒压过滤之前的时间内，已通过单位过滤面的滤液量为，则在至及至范围内将式3积分，整理后得：（6）上述表明和为线性关系，从而能方便地求出过滤常数和的值。3三、实验装置与流程：实验装置由配料桶、供料泵过滤器、滤液计量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙(CaCO３)或碳酸镁(Mg

5、CO３)的悬浮液在配料桶内配成一定浓度后，由供料泵输入系统。为阻止沉淀，料液在供料泵管路中循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过滤机过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。供料泵配料桶接过滤器接过滤器水压缩空气控四、实验内容测定恒压操作下过滤常数和。五、实验操作步骤：1、实验选用CaCO３粉末配制成滤浆，其量约占料桶的2/3左右，配制浓度在80%左右；2、料桶内滤浆可用压缩空气和循环泵进行搅拌，桶内压力控制在0.1～0.2Mpa；3、滤布在安装之前要先用水浸湿；4、实验操作前，应先由供料泵将料液通过循环管路，循环操作一段时间。过滤结束后，应关

6、闭料桶上的出料阀，打开旁路上清水管路清洗供料泵，以防止CaCO３在泵体内沉积；5、由于实验初始阶段不是恒压操作，因此需采用二只秒表交替计时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间τ０和相应的滤液量q１；6、当滤液量很少，滤渣已充满滤框后，过滤阶段可结束。六、实验结果：1、以累计滤液量q对τ作图；2、以对作图。求出过滤常数和，并写出完整的过滤方程式；3、数据记录：3计量筒直径园板过滤器直径：操作压力：浓度：温度：序号时间S（秒）计量G（千克）12345678910七、思考题1．过滤刚开始时，为什么滤液总是浑浊的？2．在过滤中，初始阶段为什么不能采取恒压操作？3．如

7、果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？4．当操作压强增加一倍，其值是否也增加一倍？要得到同样的过滤量，其过滤时间是否可缩短一倍？3