3实验三 过滤实验
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第三节 过滤实验
一实验目的
1. 了解过滤机的构造流程操作原理，掌握过滤的操作方法；
2. 测定恒压过滤时的过滤常数K；
3. 测定洗涤速率并验证最终速率和洗涤速率的关系。
二实验原理
恒压过滤方程为：
(1)
或 (1a)
式中： A—— 过滤面积，m2；
K—— 过滤常数，m2/s；
q—— 单位过滤面积的滤液体积，q =V/A，m3/m2；
q1 —— τ1时间所得单位过滤面积的滤液体积，m3/m2.s；
qe —— 单位过滤面积的虚拟滤液体积，qe=Ve/A，m3/m2；
V —— τ时间内的滤液体积，m3；
Ve —— 虚拟的滤液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤饼时应得到的滤液体 积，m3；
τ —— 过滤时间，s；
τ1—— 恒压过滤前的过滤时间，s。
对式(1a)微分可得
(2)
上式表明与q成直线关系，其斜率为，截距为。
为了便于实验测定，用代替。于是，式(2)可改写为
(3)
已知过滤面积，对待测的物料进行恒压过滤，测出一系列时刻(τ)的累积滤液体积(V)，并由此算出一系列q()的值，从而得出一组对应的Δτ与Δq之值。与对应的q值应为qm，而qm应是相邻两次q的平均值，即
（4）
然后在直角坐标系中以qm为自变量(横轴)，以为因变量(纵轴)作一直线；直线斜率为，截距为。由此可求出K和qe。
也可将式(1a)化为下式进行求解
(5)
三实验装置与流程
1. 板框过滤装置(Ⅰ)
板框过滤装置由过滤器、调料桶、贮浆罐、贮水桶、量筒等组成，其流程如图1所示。
图1 板框过滤实验装置
1—调料桶；2—贮浆罐；3—过滤器；4—滤液计量筒；
5—贮水桶；6—压缩空气进口阀；7—压力表
将料浆在调料桶内调匀后，放入贮浆罐内，由压缩空气将料浆压入过滤器中，滤液排出量用量筒进行计量，洗涤滤饼时用压缩空气将贮水桶中的水压入过滤器进行洗涤。操作压力由压力定值器控制(在老师的指导下调节)。
2. 板框过滤装置(II)
板框过滤装置由过滤器、原料罐、洗水桶、旋涡泵、计量筒等组成，其流程如图2所示。
图2板框过滤实验装置II
原料罐；2-搅拌电机；3-板框过滤机；4-洗水槽；5-旋涡泵；6-滤液计量桶； 7-温度计；
8-压力表；9、10、13-阀门；11、12-调节阀；14、15、16-排液阀。
实验设备主要技术参数：过滤板材质不锈钢，尺寸，总过滤面积0.0475m2；计量桶长327mm、宽286mm 。
四、实验步骤
1. 装置(I)
① 熟悉过滤实验的装置与流程，检查各阀门的启闭是否正确，然后用碳酸镁和水配制成料浆，其浓度在5%(质量分率)左右。
② 先湿透滤布，再将它装于滤框上。安装时滤布孔要对准过滤器的孔道，表面要拉平整，不起皱纹，板和框的排列顺序为：非洗涤板→滤框→洗涤板→滤框→…。
③ 将料浆导入贮浆罐，开启搅拌机，使料浆浓度均匀。
④ 启动压缩机，待压缩机运行正常后，调节空气减压阀，将压力调至指定的工作压力(减压阀的压力一般控制在0.1 MPa)。
⑤ 开启过滤阀开始过滤，用二只秒表交替记时， 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 时间Δτ/s
滤液高度/mm
1
2
3
4
5
6
7
8
七、实验报告要求
1. 以累计滤液量q对时间τ作图；
2. 以Δτ/Δq对qm作图或以对作图求出K、qe，并写出完整的过滤方程式；
3. 求出洗涤速度，并和最终过滤速率比较。
八、思考题
1. 为什么过滤开始时滤液常常有些混浊，待过滤一段时间后才能澄清？
2. Δq值取大一点好还是取小一点好？Δq与哪些因素有关？
3. 滤浆浓度和过滤压力对K值有何影响？
4. 恒压过滤时，欲增加过滤速率，可行的措施有哪些？
5. 当操作压强增加一倍时，其K值是否也增加一倍？要得到同样的滤液量，其过滤时间是否应缩短一半？
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