恒压过滤常数的测定及研究

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恒压过滤常数的测定及研究

姚 锐

（长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023）

【摘要】过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固、液得到分离的单元操作。其本质是流体通过固体颗粒床层的流动，床

层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。 K、q e 、τe ——三者总称为过滤常数，利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先知道K、q e 、τe ，而这三个过滤常数须由实验测得。【关键词】恒压；过滤；板框过滤机

一、前言

过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固体、液体得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速度不变。

影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还与滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等有关。

滤饼，s=0。

=2k Δp 1−s ，q =V

A

,

q e =A

K、q e 、τe ——三者总称为过滤常数，利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先知道K、q e 、τe ，而这三个过滤常数须由实验测得。

图1 Δτ/Δq～q平对应的关系

将Δτ/Δq

对q 标绘（q取各时间间

隔内的平均值）,在恒压条件下，用秒表2.关泵。开空压机，将压缩空气通入和量筒分别测定一系列时间间隔Δτi ，和搅拌釜。

对应的滤液量体积ΔV 3.正确装好滤板、滤框及滤布。装好q i ，可计算出一系列Δτi /Δi 、i 。在直角坐标系中绘制滤布（滤布使用前应先用水湿透，滤布孔要Δτ/Δq ～的函数关系，得一直线，如图 对准，表面服贴平展无皱纹，否则会漏），所示。斜率为2/K=a/b，截距为2q e /K=c，排好板框，然后压紧板框。

可得τe 。

4.调节搅拌釜的压力到需要的值。主二、实验原材料及其制备方法

要依靠控制面板对釜压力进行设定，由压取适量的碳酸钙，在配料槽中配制成力传感器对空压机进行自动调节。

浓度在2-4%左右的轻质碳酸钙悬浮液，用搅5.最大压力不要超过0.3MPa。

拌棍进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。

6.实验应在滤液从汇集管刚流出的时三、实验所用设备、装置和仪器

候作为开始时刻，每次ΔW取200～300g左本实验装置由空压机、配料槽、搅拌右，记录相应的过滤时间Δτ。

釜、板框过滤机等组成，其流程示意如图7.待滤渣装满框时即可停止过滤（以2。

滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准）。

8.实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布，滤板应用刷子刷洗。

五、实验结果与分析讨论

（一）实验数据记录与处理，见表1及图3

图2 板框过滤实验带控制点的工艺流程图

四、试验方法和过程

1.配制含CaCO33%～5%（wt%）的水悬浮液，用泵抽入原料釜，关闭进料阀门，开釜底阀，用泵使料液循环，同时开搅拌，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。

图3 Δτ/Δq ～q 曲线

表1 恒压过滤常数的测定

离心泵型号：32CQ-15　空压机型号：0D1012　过滤压力p：40.0KPa料液温度t：20.4℃　　过滤面积：0.0216m2　滤浆质量分数%： 3～5%滤板厚度：0.012m

附计算举例：　　ὄʽᣀኃ ᮅὅ

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高I／O速率等方面。

(2)数据管理技术

首先云计算系统对大数据集进行处理、分析，向用户提供高效的服务，因此，数据管理技术必须能够高效地管理大数据集。其次，如何在规模巨大的数据中找到特定的数据，也是云计算数据管理技术所必须解决的问题。

云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析。数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此，云系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式将表按列划分后存储。云计算的数据管理技术中最著名的是Google提出的BiGTable数据管理技术。

由于采用列存储的方式管理数据，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术必须解决的问题。

(3)编程模型

为了使用户能更轻松地亨受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单，必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。

云计算大部分采用Map—Reduce的编程模式现在大部分IT厂商提出的“云”计划中采用的编程模型，都是基于Map—Reduce的思想开发的编程工具。Map—Reduce不仅仅是一种编程模型，同时也是一种高效的任务调度模型。Map—Reduce这种编程模型并不仅适用于云计算。在多核和多处理器cell processor以及异构机样上同样有良好的性能，该编程模式仅适用于编写任务内部松耦合、能够高度并行化的程序。如何改进该编程模式，使程序员能够轻松地编写紧耦合的程序，运行时能高效地调度和执行任务，是Map—Reduce编程模型未来的发展方向。

六、云计算在下一代网络中的应用分析下一代网络(NGN“Next Generation Network”)是以软交换为核心，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务，采ὄʼଋኃ ᮅὅ

过滤面积A=0.0216m2；

Δq=Δv/A=0.00020036/0.0216=0.00927596m 3/m2；

Δτ/Δq =34.53/0.00927596=3722.52737s·m2/m3；

q 1=0.00927596 m3/m2 q 2=q 1+Δq =0.01855191 m 3/m2；……依次算出多组Δτ/Δq 及q 。

（二）实验讨论及研究

1、为什么过滤开始时，滤液常有一点混浊，过一段时间才澄清？

开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的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。

2、实验数据中第一点有无偏低或偏高

用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。它的主要特征是基于分组传输；控制功能从承载、呼叫／会话、应用／业务中分离；业务提供与网络分离，提供开放接口；利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用(包括实时、流媒体、非实时和多媒体业务)；具有端到端QoS和透明的传输能力；通过开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商；支持多样标识体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；同一业务具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传输技术；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。

其中，IP／MPLS核心是下一代网络的基础，在未来的互联网业务应用中，视频服务，云计算应用等业务将飞速发展，这必然对带宽的要求越来越高，而NGN的核心恰恰可以通过扩展来满足带宽的增长需求。

传统的网络中，业务模式非常简单。运营商关注的重点是如何扩充网络的容量和增加通话市场，业务的开发处于次要地位。

NGN的业务模型变得比较复杂，除了传统的用户到用户的通信以外，大量的业务是信息提供和娱乐类的业务。这些业务吸引用户的是内容，而不是通信能力。因此，业务的种数、业务的开发和提供的速度取代承载网成为运营商的核心竞争力。如此种类繁多的业务依靠运营商自己来开发、提供、维护是不现实的，由第三方来开发新的业务成为一种趋势。云计算的出现，正好可以满足运营商的这一需求，运营商可以通过“云”平台选择第三方开发的新业务。

下一代网络是分布式网络，系统将由以前的垂直管理，变为平等交互式的扁平管理架构，系统的智能性和可感知性加强。云计算模式正是通过将原先垂直的产业链条扁平化，适应了下一代网络技术的发展，必将在下一代网络中得到广泛应用。

(1)云计算可以满足大量数据的存储需求

在3G时代，手机电视、手机证券、手机资料备份等都将成为重点业务，大量的视频、图像、文档资料将会存储在数据中现象？怎样解释？如何对待第一点数据？

实验第一点有偏高的现象，由于实验刚刚开始，滤饼还未形成，致使第一次测量数据偏高，对于第一点数据的偏差太大时可以忽略该点，不影响实验的后续处理过程。

3、Δq 取大些好还是取小些好？同一实验，Δq 不同，所得出的K、q e 会不会不同？作直线求K和q e 时，直线为什么要通过矩形顶边的中点？

Δq 取小些时，在计算时能够减少误差，但是实际操作时不易操作，反而会使误差增大，所以应取一个适当的值，同一实验中Δq 不同，所得出的K、q e 会有一定的差异但是不会差别太大，作直线求K和q e 时，当直线过前端时会使直线斜率增大，

心供用户随时下载、查看，并实现交互。云计算能够有力支撑该类业务需求，利用有限的资源实现存储的最大化，并在用户需要的时候，通过搜索及时提供给用户，以满足不同用户的需求。

(2)云计算平台为运营商的业务整合提供及时的资源支持

重组之后，三大运营商同时具备固网和移动业务的经营能力。云计算能统一监控和动态部署资源，在运营商进行业务整合中，云计算平台能及时调配相应的资源支持业务的发展，及时响应市场需求、帮助运营商快速占领市场。

(3)云计算实现轻量级终端对网络的访问

3G网络提供的高带宽使手机上网更加方便快捷，手机上网是3G的一个重要应用。云计算使数据中心中的不同设备、不同软件以及不同网络实现兼容，让用户无论拥有何种终端都能访问到“云端”的资源。

七、结语

互联网的精神实质是自由、平等和分享。云计算是一种较能体现互联网精神的计算模型。因此云计算具有相当广阔的发展前景，相关的各项关键技术也在迅速发展。虽然当前业内对于云计算的评价褒贬不一，但是我们相信因为大家对互联网的接受认可，必将接受体现互联网自由、平等和分享的精神实质的云计算模式。而随着云计算技术的不断发展，必将在不远的将来展现出强大的生命力，并将从多个方面改变我们的工作和生活。不管你是一名普通的网络使用者，一名企业员工，IT管理者，还是软件开发人员，都将能亲身体验到这种改变。

参考文献

[1]姜进磊,孙瑞志,向勇等译(美)Michael M filler云计算[M].北京:机械工业出版社,2009.

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[3]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用,2009(9).

[4]梁雄健,迟建.云计算在下一代网络中的管理应用分析[J].电信软科学研究,2009(10).

[5]李光雷,张世禄.云计算在资料查询中的应用初探[J].大连大学学报,2009(6).

反之亦然。

P 1-s 成正

反相关。

5、影响过滤速率的因素有哪些？影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还与滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等有关。

参考文献

[1]吴洪特.化工原理实验[M].北京:化学工业出版社,2010.[2]谭天恩等.化工原理(上册)[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]魏崇光,郑晓梅.化工工程制图[M].北京:化学工业出版社,1994.

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