一、实验目的

1.掌握恒压过滤常数、、的测定方法，加深对、、概念和影响因素的理解。

2.学习滤饼的压缩性指数s和物料常数的测定方法。

3.学习一类关系的实验确定方法。

4.学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度地减小实验工作量的目的。

5.学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试验指标随各因素变化的趋势，了解适宜操作条件的确定方法。

二、实验内容

1.测定不同压力实验条件下的过滤常数、、。

2.根据实验测量数据，计算滤饼的压缩性指数s和物料特性常数k。

三、实验原理

过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力作用下，液体通过过滤介质，固体颗粒被截留，从而使液固两相分离。

在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度逐渐增加，使得液体流过固体颗粒之间的孔道加长，增加了流体流动阻力。故恒压过滤时，过滤速率是逐渐下降的。随着过滤的进行，若想得到相同的滤液量，则过滤时间要增加。

恒压过滤方程

（1）

式中：—单位过滤面积获得的滤液体积，m3/m2；

—单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m/m；

—实际过滤时间，s；

—虚拟过滤时间，s；

—过滤常数，m/s。

将式（1）进行微分可得：（2）

这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘的关系，可得直线。其斜率为，截距为，从而求出、。至于可由下式求出：（3）

注：当各数据点的时间间隔不大时，可用增量之比来代替。

过滤常数的定义式：（4）

两边取对数（5）

因，故与的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为，由此可得滤饼的压缩性指数，然后代入式（4）求物料特性常数。

四、实验装置的基本情况

1.实验装置流程示意图

图-1实验装置流程示意图

1-调速器；2-电动搅拌器；3、5、6、7、9、16-阀门；4-滤浆槽；8-压力表；10-泥浆泵；11-后滤液入口阀；12-前滤液入口阀；13-后滤液出口阀；14-前滤液出口阀；15-滤液槽；17-过滤机组；18-压紧装置；19-反洗水箱；

如图-1所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在6-8%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(以浆液不出现旋涡为好)。启动漩涡泵，调节阀门3使压力表8指示在规定值。滤液量在计量桶内计量。

实验装置中过滤、洗涤管路分布如图-2所示

图-2板框过滤机固定头管路分布图

2.实验设备主要技术参数：

表-1实验设备主要技术参数

五、实验方法及步骤

（1）过滤实验

1）打开总电源。

2）打开搅拌器调速器开关，调节调速器旋钮（设定电流），将滤液槽内浆液搅拌均匀（搅拌速度15-22r/min）。

3）点击板框过滤器，过滤器依次自动安装滤框、滤板、滤布，点击压紧装置压紧板框。

4）全开阀门3、5、13、14。启动齿轮泵，打开阀门9，利用调节阀门3使压力达到规定值（50KPa、KPa、KPa，三者选一）。

5）待压力表数值稳定后，打开过滤后滤液入口阀11开始过滤，同时点击右上方的秒表开始计时，记录滤液每增加10mm高度所用的时间，记录至少10-15组数据。滤液高度最高到达mm后，关闭后进料阀11。

6）全开阀门3使压力表指示值下降，关闭齿轮泵开关。打开阀门16放出计量桶内的滤液。关闭阀门16。

7）过滤实验结束后，关闭滤浆槽出口阀门5。

8）调节调速器旋转按钮，停止滤浆槽搅拌，并关闭调速器开关。

9）关闭洗涤出口阀13和过滤出口阀14，关闭阀门3。

（2）洗涤实验

1）全开阀门6、7。启动漩涡泵。打开阀门13、12。调节阀门7使压力表达到过滤要求的数值（50KPa、KPa、KPa，三者选一）。等到阀门13有液体流下时开始计时，滤液每增加10mm高度，测量4-6组数据（洗涤实验测得的数据不用记录）。

2）实验结束后，关闭阀12、13，全开阀门7使压力表指示值下降。

3）关闭齿轮泵开关。

4）关闭反洗水箱出口阀6和阀门7。

5）打开阀门16放出计量桶内的滤液放到水桶中，关闭阀门16。

6）开启压紧装置，点击板框过滤器，过滤器自动拆装并取出滤饼。

7）关闭总电源。按照上述过滤和洗涤步骤做不同过滤压力的实验。（备注：做三个压力的数据才能计算物性常数和压缩性指数）

六、实验数据处理

过滤压力KPa

参数：

数据：

过滤压力KPa

过滤压力50KPa

表-3过滤实验物料常数压缩性指数数据表

图-4Δθ/Δq——q曲线

六、实验结果与分析

1、板框过滤的推动力为

B　压力差

2、在板框过滤过程中，过滤阻力主要是

D　滤饼阻力

3、过滤常数K与（）无关

B　过滤面积

4、如果实验中测量用的秒表偏慢，所测得的K值（）

B　没有影响

5、不可压缩滤饼是指（）

C　滤饼的空隙结构不会因操作压差的增大而变形

6、随着过滤时间的增加，滤液量逐渐(),滤液量增加的速率(),这是由于随着过滤的进行，滤饼厚度(),流体通过滤饼的阻力()

A　增加；减小；增大；增大

7、当操作压力增大一倍，K的值（）

C　增大幅度小于一倍

8、如果滤布没有清洗干净，则所测得的qe值

D　偏大

9、当过滤操作压力增加一倍时，过滤速率也增加一倍。(判断题)

错误

10、在组织实验时，由于过滤开始时刻在过滤介质上固体颗粒尚未形成滤饼，如若实验一开始即以恒压操作，部分颗粒就可能因在过滤推动力较大时穿过过滤介质而得不到清液。因此，在实验开始后，首先在较小压力下操作片刻，待固体颗粒在过滤介质上形成滤饼后，再在预定的压力下操作至结束。(判断题)

正确

七、实验补充与扩展

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