过滤实验原理及要求.pdf

过滤实验 一、实验目的： (1) 掌握 用数 学模型 化 方法简 化过滤 问 题的工 程 处理 方 法， 以 及 过 滤 常数 的测 定技能 ； (2) 了解 过 滤设备 的构造和 操 作方 法 二、基本原理： 过滤是借助一种能将固体物截留而让流体通过的多孔介质，将固 体物从液体或气体中分离出来的过程因此，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 程的进行不断增加，因此在势能差不变情况下，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 研究过滤过程是采用数学模型化方法数学模型化方法是一种半 经验半理论的方法，其主要步骤是： （1）合理简化实际过程，使简化了的物理模型在某一侧面与真实 过程等效，并易于数学描述； （2）建立数学模型； （3）通过实验验证所建数学模型的合理性，并测取模型参数 我们先从固定颗粒床入手实际过程的特点是：流体流动通道复 杂多变，流体在其间的流动多呈爬流爬流状态下的流动阻力由单位 体积颗粒床所具有的表面积所决定据此特点，我们在以下等效性的 前提下，将流体流动通道简化为许多等径（当量直径De）等长（当量 床层高 Le）的直通道：（1）所有细管的内表面积等于床层颗粒的全部 表面积；（ 2）所有细管的流动空间等于颗粒床层的空隙容积。

对当量 直径 De、当量长度Le的细管列写流动阻力损失关系并经整理，可得康 采尼（ Kozeny）方程： L p Kad dq u '22 3 1 )1 ( 过滤过程与固定颗粒床的差别主要在两个方面：（1）床层高度随 时间不断增高；（2）存在过滤介质对第一个差别，采用拟定态下的 物料衡算来解决；对第二个差别，将过滤介质阻力的大小视为通过单 位过滤面积获得某当量滤液量 e q 所形成的虚拟滤饼层的阻力由此， 在康采尼方程的基础上可进而推导出过滤速率的数学模型： )(2)( ee K r p d dq 式中， A V q e e ； e V 为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量, 3 m ； r 为滤饼的比阻, kgm / 3 ； 为悬 浮液 中单 位体 积净 液体 中 所带 有 的 固体 颗 粒量 3 / mkg 清液； 为液体粘度, sPa ； K 为过滤常数， sm / 2 若 在恒 压差 过滤之 前的 1时 间内通 过 单位过 滤 面已获 得滤液量 1 q ，则在 1至 及 1 q 至 q 范围内将过滤速率的数学模型积分后，可得： )( 2 )( 1 11 1 1 e K K 上式为线性方程，通过实验可方便地求得模型参数 K 和 e q 。

三、实验装置： 本实验装置由配料桶、供料泵、悬浮液槽、卧式远圆形过滤器，滤 液计量筒以及空气压缩机等组成 碳酸钙 (CaC03) 或碳酸镁 (MgC03)的悬浮液在配料桶内配制成一定 浓度后由供料泵送入悬浮液槽，在悬浮液槽内用压缩空气搅拌，使浆液 不致沉淀，并利用压缩空气压力将滤浆送入过滤器过滤，清液流入计 量筒计量过滤过程结束后，如果需要亦可用洗涤水洗涤和压缩空气 吹干滤饼 四、实验内容： 测定恒压操作下的过滤常数 K 和 e q 五、实验操作原则： （ 1） 正确安装卧式过滤器自下而上的安装顺序为：底座，支 承板，过滤介质（滤布），滤框，分布板，顶盖，最后拧上螺帽 （2）恒压过滤前必须排气，但清液量的计时起点不受排气操作影 响（详见“实验操作指导”页） （3）恒压操作的压强一般可控制在0.8 Mpa 左右 （4）采用二只停表交替计时、记下时间和滤液量后，必须及时将暂 停的那只秒表复零，以免计时中断 （5）当清液量很少时（比如不连续了），可判断滤饼已充满滤框， 过滤实验可结束 （ 6）滤饼可回收，以便重复使用。