食品工程原理过滤实验报告

食品工程原理实验报告

过滤实验

1 实验目的

（1） 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；

（2） 测定某一压力下过滤方程的过滤常数K、qe、τe值，增进对过滤理论的理解；

（3） 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

2 基本原理

恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质产生滤液，而固体粒子被过滤介质截留，形成一定厚度的滤饼，从而达到液－固分离的目的操作。当过滤介质阻力及滤饼阻力都不能忽略时，恒压过滤方程如下：

VVE2KA2e （5－1）

V：在时间内获得的滤液量，m3

Ve：形成滤布阻力的一层滤渣时得到的滤液量，即虚拟滤液体积，m3

A：过滤面积，m2

K：过滤常数，m/s2

：过滤时间，s

e:相当于得到滤液Ve的过滤时间，s

或者qqe2Ke （5－2）

32且已知 q=V/A(m3/m2)； qe=Ve/A(m/m)

2.1 过滤常数K、qe、τe的测定方法

d22qqe （5—3） 将式（5－2）微分得直线 dqKK

由于d22qqe，以难以测得，实际可用/q代替。即为纵坐标，KdqqKq

22，截距为qe，进而可求出K、qe的KK以q为横坐标作图，得到一条直线。直线的斜率为

值；再以q0,0代入式（5－2），即可求得e。

2.2 洗涤速率与最终过滤速率关系的测定

在一定压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。它可以在水流量dV流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定。洗涤速率()w为单位时间所得的d

洗液量。显然：

(VdV)wW dW

式中：VW——洗液量，m3；W——洗涤时间，s。

d

最终过滤速率的测定则比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，我们建议过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满才停止（可以从滤液量显著减少来估计，此时

dV滤液出口出的液流由满管变成残状而下）。可得恒压过滤方程的最终过滤速率()E为： d

dVKA2KA ()Ed2(VVe)2(qqe)VW，W 均可由试验测得，即可算出(dV)w

式中：V—整个过滤时间内所得的滤液总量；

q—整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。

3 实验装置与流程

本实验装置GL200B由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图5-1。

MgCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加

以搅拌使MgCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流

入量筒计量，压缩空气从压力槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸：框厚度23.5mm，每个框过滤面积0.0177m3，框数2个。 空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8Mpa。

图5-1 板框压滤机过滤流程

4 实验步骤

4.1 试验准备

4.1.1配料

在配料罐内配制含MgCO32%~3%的水悬浮液，MgCO3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。

4.1.2 搅拌

开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使MgCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。

4.1.3 设定压力

分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1、0.2、0.3MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需再调压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。

4.1.4 装板框

按板、框的钮数1-2-3-2-1-2-3…的顺序排列好板框过滤机的板与框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

4.1.5 灌清水

向清水罐通入自来水，液面打视镜2/3高度左右。灌清水时，应将阀门处的泄压阀打开。

4.1.6 灌料

在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动出配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。

4.2 过滤过程

4.2.1 鼓泡

通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

4.2.2 过滤

将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表表示过滤压力，清液出口流出滤液。

每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至500~700mL记录一次时间，使时间不至于中断。即每次ΔV取500~700mL，记录相应的过滤时间Δ。当滤液流速渐慢，呈细线状流出，表明滤渣已充满整个滤框，关闭滤浆进口阀门，停止过滤实验。

量筒交换接滤液是不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出ΔV值（注意：若ΔV约600mL时交替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好600mL。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。每个压力下，测量8~10个读数即可。

4.3 洗涤过程

4.3.1 洗涤前操作

关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。

4.3.2 洗涤

维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300mL左右。记录两组数据即可。

4.3.3 洗涤完毕

洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。

一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。

4.4 实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源；

（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压；

（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折；

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门；

（5）做好设备、地面的清洁。

5 数据记录与处理

5.1 数据记录及处理

表5-1 过滤实验记录表

过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类： 帆布

虑框尺寸（长、宽、高）：127×119×23.5 过滤总面积：0.0354 m2

滤浆名称： MgCO3 温度： 28 ℃

表1 数据记录

过滤压

力 0.1MPa 0.2MPa （表

压）

滤液量 过滤时间 滤液量 过滤时间

序累计增量累计增量累计累计过增量ΔV 增量Δτ 号 ∑V ΔV ∑τ Δτ ∑V ∑τ 滤

操（升） （升） （秒） （秒） （升） （升） （秒） （秒） 作1 0.57 14.1 0.57 20.3 20.3 0.645 0.645 14.1

25 2 1.18 0.61 61.5 41.2 1.235 0.59 25

4.3 洗涤过程 4.3.1 洗涤前操作

关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。 4.3.2 洗涤

维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300mL左右。记录两组数据即可。 4.3.3 洗涤完毕

洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。

一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。 4.4 实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源； （2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压；

（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折；

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门； （5）做好设备、地面的清洁。

5 数据记录与处理

5.1 数据记录及处理

表5-1 过滤实验记录表

过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类： 帆布 虑框尺寸（长、宽、高）：127×119×23.5 过滤总面积：0.0354 m2 滤浆名称： MgCO3 温度： 28 ℃

表1 数据记录

过滤压力

0.1MPa 0.2MPa

（表压）

滤液量 过滤时间 滤液量 过滤时间

序累计增量累计增量累计累计过增量ΔV 增量Δτ

号 ∑V ΔV ∑τ Δτ ∑V ∑τ 滤操（升） （升） （秒） （秒） （升） （升） （秒） （秒） 作1 0.57 14.1 0.57 20.3 20.3 0.645 0.645 14.1

25 2 1.18 0.61 61.5 41.2 1.235 0.59 25

3 4 5 6 7 8 洗 涤 操 作

序号 1 2 3

1.785 2.395 2.975 3.575 4.165 4.775 0.605 0.61 0.58 0.6 0.59 0.61 121.8 199.9 289.6 396.8 515.9 655.3 60.3 78.1 89.7 107.2 119.1 139.4 1.865 2.46 3.06 3.66 4.26 4.86 0.63 0.595 0.6 0.6 0.6 0.6 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1

洗水量（mL）

170 180 200

洗涤时间（秒）

37.66 34 36.25

洗水量（mL）

185 180 200

洗涤时间（秒）

20 20.56 21.41

表2 数据处理1

过滤压力（压力）

0.1MPa

Δτ（s）

0.2MPa

Δτ/Δq Δq

q(m3/m2)

(s/m) (m3/m2)

0.01822

0.01667 0.01780 0.01681 0.01695 0.01695 0.01695 0.01695

Δτ（s） 14.1 25 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1

Δτ/Δq (s/m) 773.86047 1500.00000 2270.09524 2962.89076 3516.40000 4082.80000 4720.00000 5315.90000

序Δq

q(m3/m2) 号 (m3/m2)

过

滤 操 作

1 2 3 4 5 6 7 8

0.01610 0.03333 0.05042 0.06766 0.08404 0.10099 0.11766 0.13489

0.01610 20.3 1260.73684 0.01822 0.01723 41.2 2390.95082 0.03489 0.01709 60.3 3528.29752 0.05268 0.01723 78.1 4532.36066 0.06949 0.01638 89.7 5474.79310 0.08644 0.01695 107.2 6324.80000 0.10339 0.01667 119.1 7146.00000 0.12034 0.01723 139.4 8089.77049 0.13729

表3 数据处理2

过滤压力（表压） 洗涤操作 K（m2/s） qe(m/m) τe(s) dV()E dτ

(dV)w dτ

3

2

0.1Mpa

1

2 3.51×10-5 9.42×10 2.53 4.31×10-6

2.79×10

-6

-3

0.2Mpa

3

1

2 5.3×10-5 5.53×100.58 6.57×10-6

3.03×10-6 1.07×10

-5

-3

3

2.70×10-6 1.16×10

-6

1.134×10

-6

(

dV)Wdτ 0.65 dV()Edτ

5.2 绘制曲线

0.63 0.70 1.62 1.76 1.73

根据以上处理结果，作出不同压力下的

t

q曲线，如图1、图2。

q

图1

t

q，0.1MPa

q

图2

t

q，0.2MPa q

完整的过滤方程式为：

当过滤压力为0.1MPa时

(q+0.00942)2=3.51×10-5(τ+2.53)

当过滤压力为0.2MPa时

(q+0.00553)2=5.3×10-5(τ+0.58)

5.3 计算举例

以0.1MPa第一次实验结果为例，计算如下：

以

T

为纵坐标，q为横坐标作图，如图1，得到直线的斜率为a=56942，截距为q

b=536.61 2/K=56942，则：

2

3.51105 56942

b536.61

qe9.42103m3/m2

56942K

K

qe2(0.00942)2

2.53s e

K0.0000351

以第一次洗涤为例： (

dV0.0010.001200)w2.79106m3/s dt71.7

dVKA3.511050.0354

4.31 10-6m3/s ()E

d2(qqe)20.134890.00942

dV/dw2.79106

0.65

dV/de4.3110-6

6 结果讨论与分析

过滤时，同一组数据的纵向比较，压力为0.1MPa时，随着过滤进行，过滤速率变慢，横向比较，相同时间里，0.2MPa与0.1MPa的得到同样的过滤增量，压力大的，所需的过滤时间越短。随过滤的延长，在得到的滤液量相近的情况下，过滤时间呈增长趋势。原因在恒压过滤过程中，影响过滤速度的主要因素是滤饼阻力，开始阶段，滤饼较薄，过滤速率较快，到后面随着过滤的进行滤饼增厚，滤饼阻力也因此而不断增加，令过滤速度随过滤时间而降低，滤液增量相等，而所需时间会更长。

洗涤时，在0.1MPa时所用时间远大于0.2MPa时。原因是：在压力恒定时，洗涤速率不变，当其他条件不变时，压差变大，洗涤速率加快。

在0.1MPa的压滤机的过滤常数为K为3.51105，0.2MPa下求得的过滤常数K为

5.3105。K值不但与滤浆物性有关，而且与过滤操作压差有关。理论上恒压操作时候设

定的压力越大，则板框压滤机的过滤常数越大，过滤的效率也就越高。实验结果与理论情况相符。

7 思考题

1、板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？

答：板框过滤机的优点是结构简单、制造容易、设备紧凑、过滤面积大而占地面积小、操作压力高、滤饼含水量少、对各种物料的适用能力强，缺点是间歇操作，劳动强度大，生产效率低。适用于间歇操作的场合 2、板框过滤机的操作分哪几个阶段？

答: 板框过滤机包括了：配料、搅拌、设定压力、装板框、灌清水、灌料、过滤、洗涤、卸渣、整理等阶段。

3、为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？

答：开始过滤时，滤饼还未形成，过滤介质间空隙较大，滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。所以过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清。

4、影响过滤速率的主要因素有那些？当你在某一恒压下所测得的K、qe、τe值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？

答：。影响过滤速率的因素有过滤阻力，压强差，空隙率，比表面积，床层厚度，颗粒的特性，过滤面积，过滤时间等等。当过滤压强提高一倍，K增大一倍，qe基本不变、τe值减小

5、q取大些好还是取小些好？同一次实验，q取值不同，得出的K,qe会否不同？ 答：取小一点好。在同一个实验中，如果Δq取值不同，的取值也不同，但由于K、q与过滤介质的特性及压强有关，只有在恒压过滤时才真正是一常数，在理论上是相同的。但在操作过程中，由于难以保持恒压，所以其值会有所差异。但取值也不能太小，否则会加大实验误差。

6、过滤压力增大一倍，得到同一滤液量所需时间是否会减半？为什么？

dVA2p1s

可得其过滤的量与压力有关系，答：理论上减半，根据过滤的方程式

dr'(VVe)对于不可压缩滤饼而言，介质阻力忽略，所以阻力为定值，因而压力与时间具有一定的正比关系，理论上是会减少一倍。但现实操作中，滤饼为可压缩的，介质阻力会发生变化，所以实际上不会减少一半。

食品工程原理实验报告

过滤实验

1 实验目的

（1） 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；

（2） 测定某一压力下过滤方程的过滤常数K、qe、τe值，增进对过滤理论的理解；

（3） 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

2 基本原理

恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质产生滤液，而固体粒子被过滤介质截留，形成一定厚度的滤饼，从而达到液－固分离的目的操作。当过滤介质阻力及滤饼阻力都不能忽略时，恒压过滤方程如下：

VVE2KA2e （5－1）

V：在时间内获得的滤液量，m3

Ve：形成滤布阻力的一层滤渣时得到的滤液量，即虚拟滤液体积，m3

A：过滤面积，m2

K：过滤常数，m/s2

：过滤时间，s

e:相当于得到滤液Ve的过滤时间，s

或者qqe2Ke （5－2）

32且已知 q=V/A(m3/m2)； qe=Ve/A(m/m)

2.1 过滤常数K、qe、τe的测定方法

d22qqe （5—3） 将式（5－2）微分得直线 dqKK

由于d22qqe，以难以测得，实际可用/q代替。即为纵坐标，KdqqKq

22，截距为qe，进而可求出K、qe的KK以q为横坐标作图，得到一条直线。直线的斜率为

值；再以q0,0代入式（5－2），即可求得e。

2.2 洗涤速率与最终过滤速率关系的测定

在一定压强下，洗涤速率是恒定不变的，因此它的测定比较容易。它可以在水流量dV流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定。洗涤速率()w为单位时间所得的d

洗液量。显然：

(VdV)wW dW

式中：VW——洗液量，m3；W——洗涤时间，s。

d

最终过滤速率的测定则比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，我们建议过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满才停止（可以从滤液量显著减少来估计，此时

dV滤液出口出的液流由满管变成残状而下）。可得恒压过滤方程的最终过滤速率()E为： d

dVKA2KA ()Ed2(VVe)2(qqe)VW，W 均可由试验测得，即可算出(dV)w

式中：V—整个过滤时间内所得的滤液总量；

q—整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。

3 实验装置与流程

本实验装置GL200B由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图5-1。

MgCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加

以搅拌使MgCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流

入量筒计量，压缩空气从压力槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸：框厚度23.5mm，每个框过滤面积0.0177m3，框数2个。 空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8Mpa。

图5-1 板框压滤机过滤流程

4 实验步骤

4.1 试验准备

4.1.1配料

在配料罐内配制含MgCO32%~3%的水悬浮液，MgCO3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。

4.1.2 搅拌

开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使MgCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。

4.1.3 设定压力

分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1、0.2、0.3MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需再调压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。

4.1.4 装板框

按板、框的钮数1-2-3-2-1-2-3…的顺序排列好板框过滤机的板与框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

4.1.5 灌清水

向清水罐通入自来水，液面打视镜2/3高度左右。灌清水时，应将阀门处的泄压阀打开。

4.1.6 灌料

在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动出配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。

4.2 过滤过程

4.2.1 鼓泡

通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

4.2.2 过滤

将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表表示过滤压力，清液出口流出滤液。

每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至500~700mL记录一次时间，使时间不至于中断。即每次ΔV取500~700mL，记录相应的过滤时间Δ。当滤液流速渐慢，呈细线状流出，表明滤渣已充满整个滤框，关闭滤浆进口阀门，停止过滤实验。

量筒交换接滤液是不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出ΔV值（注意：若ΔV约600mL时交替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好600mL。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。每个压力下，测量8~10个读数即可。

4.3 洗涤过程

4.3.1 洗涤前操作

关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。

4.3.2 洗涤

维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300mL左右。记录两组数据即可。

4.3.3 洗涤完毕

洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。

一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。

4.4 实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源；

（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压；

（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折；

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门；

（5）做好设备、地面的清洁。

5 数据记录与处理

5.1 数据记录及处理

表5-1 过滤实验记录表

过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类： 帆布

虑框尺寸（长、宽、高）：127×119×23.5 过滤总面积：0.0354 m2

滤浆名称： MgCO3 温度： 28 ℃

表1 数据记录

过滤压

力 0.1MPa 0.2MPa （表

压）

滤液量 过滤时间 滤液量 过滤时间

序累计增量累计增量累计累计过增量ΔV 增量Δτ 号 ∑V ΔV ∑τ Δτ ∑V ∑τ 滤

操（升） （升） （秒） （秒） （升） （升） （秒） （秒） 作1 0.57 14.1 0.57 20.3 20.3 0.645 0.645 14.1

25 2 1.18 0.61 61.5 41.2 1.235 0.59 25

4.3 洗涤过程 4.3.1 洗涤前操作

关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。 4.3.2 洗涤

维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300mL左右。记录两组数据即可。 4.3.3 洗涤完毕

洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。

一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。 4.4 实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源； （2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压；

（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折；

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门； （5）做好设备、地面的清洁。

5 数据记录与处理

5.1 数据记录及处理

表5-1 过滤实验记录表

过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类： 帆布 虑框尺寸（长、宽、高）：127×119×23.5 过滤总面积：0.0354 m2 滤浆名称： MgCO3 温度： 28 ℃

表1 数据记录

过滤压力

0.1MPa 0.2MPa

（表压）

滤液量 过滤时间 滤液量 过滤时间

序累计增量累计增量累计累计过增量ΔV 增量Δτ

号 ∑V ΔV ∑τ Δτ ∑V ∑τ 滤操（升） （升） （秒） （秒） （升） （升） （秒） （秒） 作1 0.57 14.1 0.57 20.3 20.3 0.645 0.645 14.1

25 2 1.18 0.61 61.5 41.2 1.235 0.59 25

3 4 5 6 7 8 洗 涤 操 作

序号 1 2 3

1.785 2.395 2.975 3.575 4.165 4.775 0.605 0.61 0.58 0.6 0.59 0.61 121.8 199.9 289.6 396.8 515.9 655.3 60.3 78.1 89.7 107.2 119.1 139.4 1.865 2.46 3.06 3.66 4.26 4.86 0.63 0.595 0.6 0.6 0.6 0.6 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1

洗水量（mL）

170 180 200

洗涤时间（秒）

37.66 34 36.25

洗水量（mL）

185 180 200

洗涤时间（秒）

20 20.56 21.41

表2 数据处理1

过滤压力（压力）

0.1MPa

Δτ（s）

0.2MPa

Δτ/Δq Δq

q(m3/m2)

(s/m) (m3/m2)

0.01822

0.01667 0.01780 0.01681 0.01695 0.01695 0.01695 0.01695

Δτ（s） 14.1 25 40.4 49.8 59.6 69.2 80 90.1

Δτ/Δq (s/m) 773.86047 1500.00000 2270.09524 2962.89076 3516.40000 4082.80000 4720.00000 5315.90000

序Δq

q(m3/m2) 号 (m3/m2)

过

滤 操 作

1 2 3 4 5 6 7 8

0.01610 0.03333 0.05042 0.06766 0.08404 0.10099 0.11766 0.13489

0.01610 20.3 1260.73684 0.01822 0.01723 41.2 2390.95082 0.03489 0.01709 60.3 3528.29752 0.05268 0.01723 78.1 4532.36066 0.06949 0.01638 89.7 5474.79310 0.08644 0.01695 107.2 6324.80000 0.10339 0.01667 119.1 7146.00000 0.12034 0.01723 139.4 8089.77049 0.13729

表3 数据处理2

过滤压力（表压） 洗涤操作 K（m2/s） qe(m/m) τe(s) dV()E dτ

(dV)w dτ

3

2

0.1Mpa

1

2 3.51×10-5 9.42×10 2.53 4.31×10-6

2.79×10

-6

-3

0.2Mpa

3

1

2 5.3×10-5 5.53×100.58 6.57×10-6

3.03×10-6 1.07×10

-5

-3

3

2.70×10-6 1.16×10

-6

1.134×10

-6

(

dV)Wdτ 0.65 dV()Edτ

5.2 绘制曲线

0.63 0.70 1.62 1.76 1.73

根据以上处理结果，作出不同压力下的

t

q曲线，如图1、图2。

q

图1

t

q，0.1MPa

q

图2

t

q，0.2MPa q

完整的过滤方程式为：

当过滤压力为0.1MPa时

(q+0.00942)2=3.51×10-5(τ+2.53)

当过滤压力为0.2MPa时

(q+0.00553)2=5.3×10-5(τ+0.58)

5.3 计算举例

以0.1MPa第一次实验结果为例，计算如下：

以

T

为纵坐标，q为横坐标作图，如图1，得到直线的斜率为a=56942，截距为q

b=536.61 2/K=56942，则：

2

3.51105 56942

b536.61

qe9.42103m3/m2

56942K

K

qe2(0.00942)2

2.53s e

K0.0000351

以第一次洗涤为例： (

dV0.0010.001200)w2.79106m3/s dt71.7

dVKA3.511050.0354

4.31 10-6m3/s ()E

d2(qqe)20.134890.00942

dV/dw2.79106

0.65

dV/de4.3110-6

6 结果讨论与分析

过滤时，同一组数据的纵向比较，压力为0.1MPa时，随着过滤进行，过滤速率变慢，横向比较，相同时间里，0.2MPa与0.1MPa的得到同样的过滤增量，压力大的，所需的过滤时间越短。随过滤的延长，在得到的滤液量相近的情况下，过滤时间呈增长趋势。原因在恒压过滤过程中，影响过滤速度的主要因素是滤饼阻力，开始阶段，滤饼较薄，过滤速率较快，到后面随着过滤的进行滤饼增厚，滤饼阻力也因此而不断增加，令过滤速度随过滤时间而降低，滤液增量相等，而所需时间会更长。

洗涤时，在0.1MPa时所用时间远大于0.2MPa时。原因是：在压力恒定时，洗涤速率不变，当其他条件不变时，压差变大，洗涤速率加快。

在0.1MPa的压滤机的过滤常数为K为3.51105，0.2MPa下求得的过滤常数K为

5.3105。K值不但与滤浆物性有关，而且与过滤操作压差有关。理论上恒压操作时候设

定的压力越大，则板框压滤机的过滤常数越大，过滤的效率也就越高。实验结果与理论情况相符。

7 思考题

1、板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？

答：板框过滤机的优点是结构简单、制造容易、设备紧凑、过滤面积大而占地面积小、操作压力高、滤饼含水量少、对各种物料的适用能力强，缺点是间歇操作，劳动强度大，生产效率低。适用于间歇操作的场合 2、板框过滤机的操作分哪几个阶段？

答: 板框过滤机包括了：配料、搅拌、设定压力、装板框、灌清水、灌料、过滤、洗涤、卸渣、整理等阶段。

3、为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？

答：开始过滤时，滤饼还未形成，过滤介质间空隙较大，滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。所以过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清。

4、影响过滤速率的主要因素有那些？当你在某一恒压下所测得的K、qe、τe值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？

答：。影响过滤速率的因素有过滤阻力，压强差，空隙率，比表面积，床层厚度，颗粒的特性，过滤面积，过滤时间等等。当过滤压强提高一倍，K增大一倍，qe基本不变、τe值减小

5、q取大些好还是取小些好？同一次实验，q取值不同，得出的K,qe会否不同？ 答：取小一点好。在同一个实验中，如果Δq取值不同，的取值也不同，但由于K、q与过滤介质的特性及压强有关，只有在恒压过滤时才真正是一常数，在理论上是相同的。但在操作过程中，由于难以保持恒压，所以其值会有所差异。但取值也不能太小，否则会加大实验误差。

6、过滤压力增大一倍，得到同一滤液量所需时间是否会减半？为什么？

dVA2p1s

可得其过滤的量与压力有关系，答：理论上减半，根据过滤的方程式

dr'(VVe)对于不可压缩滤饼而言，介质阻力忽略，所以阻力为定值，因而压力与时间具有一定的正比关系，理论上是会减少一倍。但现实操作中，滤饼为可压缩的，介质阻力会发生变化，所以实际上不会减少一半。