食品工程原理过滤实验报告

食品工程原理板框式过滤实验报告

食品工程原理实验报告

过滤实验

食品工程原理板框式过滤实验报告

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。

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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

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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。 3

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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

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