恒压过滤常数测定实验_3.doc

序号： 化 工 原 理 实 验 报 告 实 验 名 称： 干燥速率曲线的测定实验 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 姓 名： 学 号 同 组 者 姓 名： 指 导 教 师： 日 期： 一、实验目的 1. 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。 学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数s的方法。 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，。 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即 （5） 将式（4）的积分极限改为从0到Ve和从0到积分，则： （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： （7） 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Ve所需时间，s。 再将式（7）微分，得： （8） 将式（8）写成差分形式，则 （9） 式中：— 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），m3/ m2； — 每次测定的滤液体积所对应的时间，s； — 相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 以为纵坐标，为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率： 截距： 则， 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) 在实验压差范围内，若B为常数，则lgK～lg(△p)的关系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、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。 1－空压机；2－压