恒压过滤常数测定实验装置使用说明书
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，m
3 / m
2；
—单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m
3 / m
2；
—实际过滤时间，s；
—虚拟过滤时间，s；
—过滤常数，m
2/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、主要仪器仪表及技术数据
旋涡泵：型号WB70/075
搅拌器：功率60w； 转速500转/分
过滤板：规格φ100×10（mm）。
计量桶：长280mm，宽320mm。
图1 恒压过滤实验流程示意图
1-调速器；2-电动搅拌器；3、4、6、11、14-阀门；5、7─压力表8-板框过滤机；9-压紧装置；10-滤浆槽；12-旋涡泵；13-计量桶
五、实验装置流程
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2-4%之间），用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液在计量桶内计量。
六、实验方法及操作步骤
⒈ 系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10内浆液搅拌均匀。
⒉ 板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。用压紧装置压紧后待用。
⒊ 使阀门3处于全开、阀4、6、11处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力表5达到规定值。
⒋ 待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增加高度10mm时所用的时间。当滤液迅速减小滤液量接近0时停止计时，并立即关闭入口阀6。
⒌ 打开阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。
⒍ 改变压力，从步骤2开始重复上述实验。
⒎ 实验结束时阀门11接上自来水、阀门4接通下水，关闭阀门3，对泵及滤浆进出口管进行冲洗。
七、操作时应注意的事项
⒈ 过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。
⒉ 计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。
⒊ 实验结束时关闭阀门3。用阀门11、4接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自来水灌入储料槽中。
⒋ 电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。使用后，将无级调速器转速调至0。
⒌ 启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。
八、附录
1.实验数据的计算方法
根据恒压过滤方程：
(1)
式中
九、实验结果与处理：
a) 记录实验操作条件：滤浆种类和浓度、过滤面积、操作压强等。
b) 画出实验记录表和数据整理表。
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时间(min) |
滤液量 |
q(m3/s) |
 (m3/s) |
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2 |
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4 |
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6 |
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8 |
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10 |
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采用最小二乘法或作图求K、
、
