恒壓過濾常數測定實驗一、實驗目的1.熟悉板框壓濾機的構造和操作方法。2.通過恒壓過濾實驗，驗證過濾基本理論。3.學會測定過濾常數K、qe、τe及壓縮性指數s的方法。4.了解過濾壓力對過濾速率的影響。二、基本原理過濾是以某種多孔物質為介質來處理懸浮液以達到固、液分離的一種操作過程，即在外力的作用下，懸浮液中的液體通過固體顆粒層（即濾渣層）及多孔介質的孔道而固體顆粒被截留下來形成濾渣層，從而實現固、液分離。因此，過濾操作本質上是流體通過固體顆粒層的流動，而這個固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過濾的進行而不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速度不斷降低。過濾速度u定義為單位時間單位過濾面積內通過過濾介質的濾液量。影響過濾速度的主要因素除過濾推動力（壓強差）△p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質，懸浮液溫度，過濾介質的阻力等。過濾時濾液流過濾渣和過濾介質的流動過程基本上處在層流流動范圍內，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡化模型，尋求濾液量與時間的關系，可得過濾速度計算式：（1）式中：u—過濾速度，m/s；V—通過過濾介質的濾液量，m3；A—過濾面積，m2；τ—過濾時間，s；q—通過單位面積過濾介質的濾液量，m3/m2；△p—過濾壓力（表壓）pa；s—濾渣壓縮性系數；μ—濾液的粘度，Pa.s；r—濾渣比阻，1/m2；C—單位濾液體積的濾渣體積，m3/m3；Ve—過濾介質的當量濾液體積，m3；r′—濾渣比阻，m/kg；C—單位濾液體積的濾渣質量，kg/m3。對于一定的懸浮液，在恒溫和恒壓下過濾時，μ、r、C和△p都恒定，為此令：（2）于是式（1）可改寫為：（3）式中：K—過濾常數，由物料特性及過濾壓差所決定，m2/s將式（3）分離變量積分，整理得：（4）即V2+2VVe=KA2τ（5）將式（4）的積分極限改為從0到Ve和從0到積分，則：Ve2=KA2τ（6）將式（5）和式（6）相加，可得：2(V+Ve)dv=KA2(τ+τe)(7)式中：—虛擬過濾時間，相當于濾出濾液量Veτe所需時間，s。再將式（7）微分，得：2(V+Ve)dv=KA2dτ（8）將式（8）寫成差分形式，則（9）式中：Δq—每次測定的單位過濾面積濾液體積（在實驗中一般等量分配），m3/m2；Δτ—每次測定的濾液體積所對應的時間，s；q—相鄰二個q值的平均值，m3/m2。以Δτ/Δq為縱坐標，q為橫坐標將式（9）標繪成一直線，可得該直線的斜率和截距，斜率：S=2截距：I=2kq則，K=2S,m2改變過濾壓差△P，可測得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對數得：(10)在實驗壓差范圍內，若B為常數，則lgK～lg(△p)的關系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-s)，可得5362000.00564971863720.2584745810.2556497226321500.00423728875520.2627118690.260593225721950.0026836167825.2631580.2653954850.2640536778221000.00282485977880.2682203430.266807914920900.0025423737866.6666670.2707627160.26949153表2表1壓差為0.2GPa下的過濾數據試驗次數△τ/s△V/×10-6m3△q△τ/△qqnq(平均值)1287850.0221751411262.6751590.0221751410.01108752316300.017796611741.9047620.0399717510.0310734463264400.0124293792091.8181820.052401130.046186444263500.0098870062629.7142860.0622881350.0573446335202600.0073446332723.0769230.0696327680.0659604526192300.0064971752924.3478260.0761299430.0728813567141800.0050847462753.3333330.0812146890.0786723168242600.0073446333267.6923080.0885593220.0848870059131300.00367231635400.0922316380.090395482．兩種壓差下的△τ/△q～q關系曲線圖2△τ/△q～q關系曲線（P=0.1GPa）圖3△τ/△q～q關系曲線（P=0.2GPa）表3兩種壓差下的K、qe、τe值壓差/GPaK/m.s-1qe/m3.m-2τe/s0.17.349×10-54.517×10-30.280.27.358×10-533.92×10-315.633.濾餅壓縮性指數S的求取圖4△τ/△q～q曲線（P=0.1GPa）圖5lgK~lg△P曲線由圖4斜率為75718.7346，則K3為2.64×10-5。由圖5擬合直線斜率為0.099668，則S=1-0.99668=0.00332可知，MgCO3濾餅壓縮性指數S非常小，該濾餅不可壓縮。六、分析討論從實驗數據來看我們的實驗不是很很成功，實驗誤差比較大。特別是0.1GPa下的實驗數據，存在很大的誤差，