化工原理-过滤试验

化工原理实验多媒体课件过滤实验一、实验目的和内容1.目的（1）掌握过滤问题的工程处理方法（2）了解过滤设备的构造和操作方法(3)掌握过滤常数的测定方法；2.内容测定恒压操作下过滤常数K、qe。二、实验基本原理过滤是借多孔介质让通过它的气-固或液固悬浮液留下固体，而让流体通过的过程。过滤得以实现的本质是因为流体在小剪应力作用下能发生形变，而固体不宜发生形变。过滤是流体通过固体颗粒层的流动，只是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，因此在势能差不变的情况下，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。过滤速度ddqAddVu影响过滤速度的因素很多，包括势能差、滤饼厚度、滤饼和悬浮液的性质、悬浮液的温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。比较过滤过程与流体通过固定床的流动可知：过滤速率即为流体经过固定床的表观速度u。同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围。因此，可利用流体通过固定床压降的简化数学模型，寻求q与t的关系。在低雷诺数下，可采用康采尼方程：LPKaddqu'1)1(223。对于不可压缩滤饼，由上式可以导出过滤速率的计算式：)(2)(eeqqKqqrPddq在恒压操作时，上述微分方程积分后可得：Kqqqe22由该式可知：过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间，或者在过滤时间、过滤条件一定，可计算所需的过滤设备的大小。过滤设备：板框式过滤机、回转真空过滤机、离心式过滤设备、动态过滤设备K，qe只有通过实验才能测定。将上述方程变形：eqKqKq21。若在恒压过滤之前的t1时间内已通过单位过滤面的滤液量为q1，则该式变化为：eeqKqqKqqKqqKqq2)(1)(2)(111111，从此式可以方便地求出K，qe。三.实验装置二、操作要点1.过滤机的安装2.计算机运行程序准备；3.选定实验操作压强（0.02Mpa）；4.启动物料循环泵（也是进料泵）和计算机在线数据采集程序，进行过滤操作。五、数据处理数学模型法一、概述数学模型法是解决工程问题的一种实验规划方法，它要求对过程有深刻的认识，能做出高度的概括，即能得出足够简化而又不过于失真的模型，然后获得描述过程的数学方程。数学模型方法:是将化工过程各变量之间的关系用一个（或一组）数学方程来表示机理模型从过程机理推导得出,可以外推经验模型由经验数据归纳而成,不宜外推半经验半理论模型,可在一定范围内外推二建立过程数学模型的基本原则—过程的简化(1)过程的本质特征和重要变量得以反映；(2)应能适应现有的实验条件和数学手段，使得能够对模型进行检验，对参数能够估值；(3)应能满足应用的需要。一般，所建立的数学模型含有若干模型参数，例如对代数模型y=f(x1，x2，……，xn；b1，b2，……，xm)其中，x为自变量，即过程输入量，b为模型参数。模型参数除极个别情况下可根据过程机理得到外，一般均为过程未知因素的综合反映，需通过实验确定。在建立模型的过程中要尽可能减少参数的数目，特别是要减少不能独立测定的参数，三建立数学模型的一般步骤1）对过程进行观测研究，概述过程的特征2）抓住过程特征作适当简化，建立过程物理模型3）根据物理模型建立数学方程式（组），即数学模型4）组织实验、参数估值、检验并修正模型四建立数学模型的工作程序框图对过程观测分析研究合理简化得物理模型或推演建立数学表达式参数估值或检验模型过程数学模型图1.1建立数学模型的程序框图