水过滤实验报告

第一篇：水过滤实验报告

过滤实验

一、实验目的（1）观察过滤及反冲洗现象，进一步掌握过滤及反冲洗原理。（2）了解过滤及反冲洗实验设备的组成与构造。（3）掌握光电浊度仪测定浊度的操作方法。

（4）加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、初滤水浊度的变化以及冲洗强度与滤层膨胀率关系的理解。

二、实验原理

过滤是为了去除那些靠混凝沉淀还不能除去的细小颗粒，过滤效果主要取决于筛滤作用、沉淀作用、吸附（接触絮凝）作用，其中主导因素是接触絮凝作用，因此滤料的粗细对去除效率有直接的影响。

三、实验设备与试剂

（1）过滤装置1套，如图1所示。（2）光电式浊度仪l台。（3）200 ml烧杯2个，取水样测浊度用。（4）20ml量筒1个，秒表1块。（5）2m钢卷尺1个，温度计1个。（6）1%硫酸铝或氯化铁试剂。

四、实验步骤及记录

（1）反冲洗强度与滤层膨胀率关系实验

量取滤层厚度，开启反冲洗节门，调节冲洗流量为350 l/h、300 l/h、250 l/h、200 l/h、150 l/h、100 l/h，记录膨胀高度，测原水水温，关闭节门，将数据记入表1。

（2）过滤（不加药）

开启出水节门，将水位降至距砂面10cm-20cm，并关闭出水节门，开启进水节门，放入原水，接近溢流口，测原水浊度，调节进水，流量为45l/h，运行10min（调节出水节门保持水面不变），之后每5min测出水浊度，运行30min，关闭出水节门，进水节门，将数据记入表2。

（3）过滤（加药）

步骤同（3），将数据记入表3。

五、实验数据记录和整理

1、实验数据记录

滤池模型尺寸内径 cm，高度 m。

表1反冲洗强度与滤层膨胀率关系实验数据 ntu，混凝剂

表2 不加药过滤实验数据

表3 加药过滤实验数据。

2、结果分析

（1）作出不加药和加药过滤两种情况下的出水浊度与工作时间关系曲线。（2）以冲洗强度为横坐标，滤层膨胀率为纵坐标，绘冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线。

六、思考题

（1）试分析原水加药过滤与不加药过滤对出水浊度的影响?（2）对反冲洗强度与膨胀率关系曲线进行理论分析？ 篇二：过滤实验报告

给水工程实验报告

院系 班级 学号 姓名

实验名称 过滤实验

实验时间

实验地点

指导老师 实验组别

同组者姓名

一、实验目的和要求：

1熟悉滤池实验设备和方法； ○ 2观察滤料层的水头损失与工作时间的关系，○也可以测量不同滤料层的水质以说明大部分过滤效果在顶层完成。

二、基本原理：

过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使得水获得澄清的工艺过程。滤料层能截留粒径远比滤料孔隙小的水中杂质，主要通过接触絮凝作用，其次为筛滤和沉淀作用。同时，当过滤水头损失达到最大允许水头损失时或出水水质恶化时，需要反冲洗。

三、实验器材：

过滤及反清洗装置，型号：wt-001，d=120 mm； al2(so4)3 ； 生活污水；自配水样。

四、实验步骤：

1开启阀门3，冲洗滤层1min ○ 2关闭阀门3，开启阀门2.6，快滤5min。砂面保持稳定 ○ 3调节阀门1.6，待水柱稳定后，此时水流量为200l/h，读取各测压管中水位高○

度

4调节调节阀门1.6，使水量依次为300 l/h，400 l/h，500 l/h，最后一次流○

量控制在550 l/h，分别测出各测压管中水位值，记入表中。

砂滤实验流程示意图如下：

五、原始数据：

日期：2011-10-31 过滤柱d= 120 mm 横截面积w= 0.0113 m2 水温：

六、数据处理 ：

1.绘制过滤时滤料层水头损失与滤速的关系曲线。

七、误差分析：

在读水压时，存在读数误差。

八、实验结果：

水头损失随滤速的增大而增大。两者成正相关。

九、思考题: 水头损失与滤速有何关系？

答：由图1中曲线可知，水头损失随滤速的增大而增大。两者成正相关。

十、个人意见：

仪器改进：过滤过程中，滤料层被水淹没的部分也会产生气泡，液面分界面不清晰，最好能再滤住旁增设侧管联通器，以便于判断液面高度。篇三：过滤实验 实验报告

实验三 过滤实验

班级： 学号： 姓名：

一、实验目的

1． 熟悉板框过滤机的结构。2． 学全板框压滤机的操作方法。3．测定一定物料恒压过滤方程中的过滤常数k和qe，确定恒压过滤方程。

二、实验原理

过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。过滤速度u的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即： 23 u=dv/(ad?式中a代表过滤面积m,?代表过滤时间s,代表滤液量m.比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固体床的表现速度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范围。因此，可利用流体通过固体压床压降的简化模型，寻求滤液量q与时间?的关系。在低雷诺数下，可用kozney的计算式，即：

dq?31?pu 22 d??1???ak?l 对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速度的计算式为： dp?pk ?? d?r??q?qe2q?qe 3 ? q ? 12 q?qe kk 因此,实验时只要维持操作压强恒定,计取过时间和相应的滤液量以?q~q作图得直 线。读取直线斜率1/k和截距2qe/k值,进而计算k和qe值。

若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面积的滤液q1,则在?及q1~q2范围内将上述微积分方程积分整理后得： ???1 q?q1 ? 12 ?q?q1???q1?qe? kk q-q1)为线性关系，从而能方便地求出过滤常数k和qe.上表明q-q1和(???

三、实验装置和流程 1． 装置

实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、滤液计量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙（caco3）或碳酸镁（mgco3）的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液由供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。2． 实验流程

本实验的流程图如下所示。图中给了两套实验装置的流程。

四、实验数据记录

五、实验数据处理

序号2 3 ?v=v/1000=600/1000= 0.000600 m ?q=?v/a=0.000600*4/(0.785*0.15*0.15)= 0.0340 m/m 3 v=0.000640+0.000600=0.001240 m 32 q=v/a=0.001240/0.785x0.15=0.0702 m/m 232 ?=19.44+20.18=39.62s(t-t1)/(q-q1)=（39.62-19.44）/（0.0702-0.0362）=593.53 32(q-q1)=0.0702-0.0362=0.034m/m

六、实验结果及讨论

1． 将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出k和qe，并写出恒压过滤方程。1/k=1152.6 k=8.68*10^(-4)2(q1+qe)/k=501.74 qe=501.74*8.68^10*(-4)/2-0.0362=0.1816 2.用最小二乘法求取斜率和截距并由此求出k和qe,与图解求出的比较。yx，则= 错

误！

未

找

到

引

用

源。

=(196-0.225*795.655)/(0.08381-0.225^2)=1151.61 错误！未找到引用源。=795.655-0.225*511.61=500.54

3、本实验如何洗涤滤饼？

拆卸下来用水洗涤。按面板,，分布板，滤框，滤布，支撑板，支座的顺序拆卸。

4、本实验如何吹干滤饼？

风干。

5、在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数s和物料特性常数k？

答： 在不同的压强差δp下重复上述实验，求的不同的k值，然后对k-δp数据加以处理，即可求得s和r0值。因 1-s k=2?δp/(μr0c1),两边取对数，得 lgk=(1-s)lg(δp)+lg[2/(μr0c1)] 将lgk和lgδp的数据采用最小二乘法回归，斜率为1-s,截距为 lg[2/(μroc1)，从而得到s和ro.上述求压缩性指数时，要求c1值恒定，故应注意在过滤压强变化范围内，滤饼的空隙率应没有显著变化，以保证c1基本不变。测定时?p的取值按照lg?p均

匀分布。篇四：化工原理过滤实验报告

过滤实验

一、实验目的

1、熟悉板框压滤的构造和操作方法；

2、测定恒压过滤方程中的常数。

二、实验原理

板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（?）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。

图2-2-4-1板框结构示意图

图2-2-4-2过滤和洗涤时液体流动路线示意图

在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。

恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示：(v?ve)2?ka2(???e)（1）

式中：v——时间θ内所得滤液量[m3] ve——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m3] θ——过滤时间[s] θe——获过滤液量ve所需时间[s] a——过滤面积[m2] k——过滤常数[m2/s] 若令：q=v/a及qe=ve/a，代入式（1）整理得：(q?qe)2?k(???e)（2）

式中：q——θ时间内单位面积上所得滤液量[m3/m2] qe——虚拟滤液量[m3/m2] k、qe和θe统称为过滤常数。

式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为此将式（2）微分整理得： d?22 ?q?qe dqkk 上式以增量代替微分： ??22 ?q?qe（3）?qkk 式（3）为一直线方程，直线的斜率为 2，截距为2qe/k，式中△θ,△q和q均可测k 定。以 ?? 为纵坐标，q为横坐标作图如图2-2-4-3所示，由图中直线的斜率和截距便可求?q 得k和qe值。常数θe可在图上取一组数据代入式（3）求取，也可用下式计算： ?e?qe2/k（4）

最后就可写出过滤方程式（2）的型式。

图2-2-4-3 方程（3）图解

板框压滤是间歇式操作，始点和终点数据误差较大，作图时应舍去。又因式（3）中 ?? ?q 与q为阶梯型函数关系，故作图时先作阶梯线，后经各阶梯水平线中点联直线以求取过滤操作线。

三、实验流程

实验流程由贮槽、齿轮泵和板框机等组成。滤液量用容量法或重量法测定，如图2-2-4-4所示。请注意：齿轮泵是正位移泵，泵出口必须设回流管路进行流量调节。1—滤浆槽 2—齿轮泵 3—电动机 4—回流阀 5—调节阀 6—压力表 7—板框机 8—压紧螺旋 9—容器 10—磅称

图2-2-4-4 板框过滤实验流程图

四、实验步骤

1、熟悉实验流程、板框结构、排列方法。

2、浸湿滤布，拉平后装机，框数宜取两个，螺旋压紧，要保证进滤浆及出滤液的路线畅通，并且板框之间逢隙不漏液。

3、在滤浆槽1内配制10%左右的碳酸钙水溶液50公斤，先人工搅拌均匀，后关调节阀5，开回流阀4，启动齿轮泵2（先转动靠背轮是否灵活后合电开关），进行回流搅拌。

4、作好滤液流量测定准备（用定容量计时法，即滤液每流出1升，计时1次，时间单位为秒）。

5、打开调节阀5，关小回流阀4，把滤浆送进压滤机7，压力表6读数要稳定在0.1mpa左右，过程中若压力指示有波动，可用阀4和阀5调节使之稳定。

6、当滤液出口处滤液呈滴状慢慢滴出时可停止操作，结束实验，先停齿轮泵，后松开机头，取出滤饼放置盘上，清洗滤布和全机。

7、取框1块测量面积，并计算总过滤面积。

8、记下操作压力和滤液温度。

9、归还所借秒表，清理现场。

五、原始数据

过滤面积a=边长*边长-πd2/4=0.12*0.12-3.141592653*0.0275*0.275/4=0.013806m2 篇五：给水工程实验之过滤实验报告

过滤实验报告 <一> 实验原理

在常规水处理过程中，过滤一般是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤料颗粒通过粘附作用截留比滤料孔径大甚至略小的悬浮颗粒，这其中又包含了惯性作用，扩散作用，范德华引力和静电力的相互作用，此外，絮凝颗粒的架桥作用也存在。过滤后期，当在一定过滤水头下虑速减小（或在一定虑速下水头损失达到极限值），或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使水质恶化时，就要进行反冲洗，使滤料层再生。<二> 实验试剂和仪器

虑池模型，如图1—1； 自来水。<三> 实验步骤

1.开启阀门3，冲洗滤层1min 2.关闭阀门3，开启阀门2.6，快滤5min。砂面保持稳定 3.调节阀门1.6，待水柱稳定后，此时水流量为200l/h，读取各测压管中水位高度 4.调节调节阀门1.6，使水量依次为300 l/h，350 l/h，400 l/h，450 l/h，500 l/h，分别测出各测压管中水位值，记入表中。

实验装置图如上：图 1—1 <四> 实验数据表格

日期：2011,10,24 过滤住直径d=120mm 横截面积w=0.0113㎡ 水温：20℃

表1--2 清洁砂层水头损失实验记录表 <五> 结果分析

从虑速水头损失与虑速的折线图来看水头损失在虑速较小和较大时都改变的比较平缓，大体上呈线性变化。然而在虑速为30 m/h左右时，有一个较大的突变。经过反复对比分析发现原因可能如下：当虑速小于30 m/h时，整个虑柱只有第三层和第四层的滤料颗粒起到了过滤作用，而这两层的滤料颗粒的直径都是比较大的，能截留的 悬浮颗粒相对较少，所以水头损失很小。而当虑速大于30 m/h时，整个虑柱的四层滤料都起到过滤作用，滤层组成的改变，提高了滤层含污能力，过滤效果明显增加，水头损失在这一点上突变增加很大，但是，此后水头损失的改变却很小很平缓，表明多层滤料的过滤柱相应的也会降低滤层中水头损失的增长速率，与单层过滤柱相比，更加有利于过滤效果的提升。<六> 建议和意见： 从以上的数据结果分析来看，对于一固定的过滤柱，当来水水质没有发生较大的变化时，应该选择一固定的最佳虑速进行过滤，这样能起到更好的过滤效果。顺便带一句，实验室的仪器设备实在是用的让人难受，影响做实验者的心情状态，进而影响了实验效果及实验者的对实验的积极性，希望学院能够重新购置一批仪器设备，然后好好维护。<七> 思考题：水头损失与虑速的关系？ 答：因为本实验做的是清洁滤层的水头损失实验，水头损失

大体上成线性关系，详见结果分析。

第二篇：过滤实验(实验报告)

实验 三

过滤实验 一、实验目的1.熟悉板框压滤机的结构。

2.学会板框压滤机的操作方法。

3.测定一定物料恒压过滤过程中的过滤常数 K 和 q e，确定恒压过滤方程。

二、实验原理

过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动。所不同的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Δ（p+ρgz）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 u 的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即：u=dV/(Adτ),式中 A 代表过滤面积 m2 , τ代表过滤时间 s，V 代表滤液量 m3。

影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液（含有固体粒子的流体）性质、悬浮液温度、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经过固定床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固定床的表现速度 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范围。因此，可利用流体通过固体床压降的简化数学模型，寻求滤液量 q 与时间τ的关系。在低雷诺数下，可用康采尼（Kozeny）的计算式，即：

L K a ddqu   1)1(2 23 对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速度的计算式为：)(2)(e eq qKq q rv ddq 式中：q e =V e /A,V e 为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量 m3 ；r 为滤饼的比阻1/m2;v 为单位体积滤液所得到的滤饼的体积 m 3 /m 3;μ为滤液的粘度 Pa·s；K 为过滤常数 m 2 /s。

在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得：q2 +2qqe =Kτ。

由上述方程可计算在过滤设备、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、过滤条件一定是为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。

在利用上述方程计算时，需要知道 K、q e 等常数，而 K、q e 常数只有通过实验才能测定。

在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式：

eqKqK q2 1  因此，实验时只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量以τ/q~q 作图得直线。读取直线斜率 1/K 和截距 2q e /K 值，进而计算 K 和 q e 的值。

若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液 q 1，则在τ 1 和τ 2 及 q 1 至 q 2 范围内将上述微积分方程积分整理后得：)(2)(11 111eq qKq qK q q      上述表明 q-q 1 和（τ-τ 1）/（q-q 1）为线性关系，从而能方便地求出过滤常数 K 和 q e。

三、实验装置和流程

1、装置 实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、过滤机量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙（CaCO 3）或碳酸镁（MgCO 3）的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液有供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过过滤机过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。

2、实验流程 本实验的流程如下图所示。图中给出了两套装置的流程。

四、实验操作步骤及要点

1、正确安装滤器，防止泄露 2、检查料液阀、恒压阀、排气阀是否关闭。记录清液槽液位初值。

3、通过料液阀维持缓冲罐中一定液位。

4、排气（用容器在排气口挡一下）。

5、一旦有清液流出，立即开始计时。

6、排气结束，打开恒压阀，开始恒压过滤。记录此刻清液槽液位并秒表交替计时一次。此后，液位每上升一定高度记录一次液位值并秒表交替记录一次。

7、当清液流量很小时，实验结束。

8、关闭料液阀，关闭恒压阀，打开排气阀减压。

9、回收滤饼，清洗滤器。

五、实验数据记录

过滤物系:轻质碳酸钙 圆板过滤器直径：内径 150mm 过滤操作压强：0.07MPa

序号 时间间隔(s)间隔中的滤液量

（mL）

1（恒压前）

8.53 660 2 10 560 3 10 420 4 10 370 5 10 300 6 10 320 7 10 226 8 10 234 9 10 200 10 10 180 11 10 190 12 10 184 13 10 170 14 10 176 15 10 170 16 10 162 17 10 160 18 10 140 19 10 138 20 10 138 21 10 148 10 126 23 10 120 24 10 100 25 10 96 26 10 90 27 10 92

六、实验数据处理

序号 时间间隔Δτ(s)间隔滤液量ΔV（m3)△q

m3 /m 2

累积滤液量V(m 3)累积 q

m 3

/m 2

累积时间τ(s)（τ-τ1）∕（q-q1）

(q-q 1)

m3

/m28.53 0.00066 0.03737

0.00066

0.03737

8.53

0.00056 0.03171

0.00122

0.06907

18.53 315.40179

0.0317110 0.00042 0.02378

0.00164

0.09285

28.53 360.45919

0.0554810 0.00037 0.02095

0.00201

0.11380

38.53 392.50000

0.0764310 0.0003 0.01699

0.00231

0.13079

48.53 428.18182

0.0934210 0.00032 0.01812

0.00263

0.14890

58.53 448.28680

0.1115410 0.000226 0.01280

0.00286

0.16170

68.53 482.58197

0.1243310 0.000234 0.01325

0.00309

0.17495

78.53 508.79630

0.1375810 0.0002 0.01132

0.00329

0.18627

88.53 537.26236

0.1489010 0.00018 0.01019

0.00347

0.19646

98.53 565.70285

0.1590910 0.00019 0.01076

0.00366

0.20722

108.53 588.75000

0.1698510 0.000184 0.01042

0.00384

0.21764

118.53 610.19944

0.1802710 0.00017 0.00962

0.00401

0.22726

128.53 631.93202

0.1898910 0.000176 0.00996

0.00419

0.23723

138.53 650.46034

0.1998610 0.00017 0.00962

0.00436

0.24685

148.53 668.31081

0.2094810 0.000162 0.00917

0.00452

0.25602

158.53 686.01114

0.2186610 0.00016 0.00906

0.00468

0.26508

168.53 702.63551

0.2277110 0.00014 0.00793

0.00482

0.27301

178.53 721.43801

0.2356410 0.000138 0.00781

0.00496

0.28082

188.53 739.36047

0.2434510 0.000138 0.00781

0.00510

0.28863

198.53 756.16832

0.2512710 0.000148 0.00838

0.00525

0.29701

208.53 770.27911

0.2596510 0.000126 0.00713

0.00537

0.30415

218.53 787.16575

0.2667810 0.00012 0.00679

0.00549

0.31094

228.53 804.17012

0.2735710 0.0001 0.00566

0.00559

0.31660

238.53 823.67701

0.2792410 0.000096 0.00544

0.00569

0.32204

248.53 843.07876

0.2846710 0.00009 0.00510

0.00578

0.32713

258.53 862.76378

0.2897710 0.000092 0.00521

0.00587

0.33234

268.53 881.42994

0.29498

解：

间隔滤液量ΔV=0.66÷1000=0.00066m3

q  =AV =215.0 785.000066.0=0.037372 3/m m

累积滤液量32 100122.0 00066.0 00056.0 m V V V       

累积2 32 1/ 06908.0 03171.0 03737.0 q q q m m       

累积时间τ=8.53+10=18.53s

11q q  =03171.010=315.358

q-q 1 =0.06907-0.03737=0.031712 3/m m

七、实验结果与分析

1.将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出 K 和 q e，并写出恒压过滤方程。

由作图 可 知，直 线 的斜率 和 截距分 别 为 1971 和 205.6，即K1=19712/m s，)(21q qKe =205.6s/m。得 K=-410 07.5  s m /2，2 3e/ 015.0 q m m 

求得恒压过滤方程为：.205 q-q 1971q-q-111 ）

（  2、用最小二乘法求斜率和截距并求出 K 和eq，与图解求出的比较。

答：设 x y    

则  =] x)[(] y)[(2 2）

（平均平均平均平均平均xx xy=1971

 =平均平均x-y  =205.6

K= s m / 10 07.52 4-

3、本实验如何洗涤滤饼？ 答：采用横穿洗涤法，洗涤液穿过两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终时滤液流动路径的两倍，而洗涤液流通的面积又仅为过滤面积的一半。

4、本实验如何吹干滤饼？

答：随着过滤时间的增加，被截留在滤网上的固体杂质越来越多，使滤饼厚度不断增加，这样过滤阻力增大，罐内压力升高，当压力升到一定值时需要排渣，停止向灌内输

入待滤液并将压缩空气经溢流管吹入罐内，将罐内待滤液压入另一台过滤机或其他容

器内，并吹干滤饼。

5、在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数 s 和物料特性常数 k？ 答：改变实验所用的过滤压差△p，可测得不同的 K 值，由 K 的定义式两边取对数得lgK=(1-s)lg(△p)+lg(2k)在实验压差范围内，若 k 为常数，则 lgK~lg(△P)的关系在直角坐标上应是一条直线，直线的斜率为（1-s）,可得滤饼压缩性指数 s，由截矩可得物料特性常数 k。

第三篇：非织造过滤材料

非织造过滤材料的功能及应用与发展

摘要：随着科学技术和非织造工业的不断发展，对于车用非织造过滤材料的数量、品种及质量、性能方面都提出了新的要求。功能性车用非织造过滤材料是针对特定的环境要求（如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、抗菌或抗病毒、清除有害气体等）而开发的过滤材料。这里主要介绍非织造过滤材料的功能及应用与发展

关键词：功能非制造材料

过滤

我们知道大气中几乎每时每刻都存在着粉尘，人类活动的加剧导致工业、生活、交通和建筑等各类排放源排放了大量的烟尘和粉尘，使大气中粉尘颗粒物急剧增加。由粉尘而引 起的各种隐患，严重影响着人类的生产活动和身体健康。随着科学技术和现代化工业的不断发展，人们越来越重视空气质量，对个人的防护要求也越来越高，因此越 来越关注能安全防护粉尘的材料，并进行开发和应用。随着除尘净化技术的不断发展、水平的提高及其应用范围的扩展，对应用于除尘行业的纺织品在数量、品种和 质量上都有更高的要求，使得应用于过滤除尘的防护纺织材料的研制与开发显得越来越重要。

1·粉尘的性质及其危害性

粉尘是大气的主要污染源之一。国际标准化组织将粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气污染控制中，依照粉尘的不同特征有不同的分类方法。按粉尘颗粒大小分类方法

(1)可见粉尘，用眼睛可以分辨的粉尘，粒径大于10μm;

(2)显微粉尘，在普通显微镜下可以分辨的粉尘，粒径在0．25～10μm之间;(3)超显微粉尘，在超倍显微镜或电子显微镜下才可分辨的粉尘，粒径在0．25μm以下。

在人类活动中，工业生产、交通运输和农业活动产生大量粉尘，尤其是建材、冶金、化学工业以及工业与民用锅炉产生的粉尘最为严重。粉尘的危害表现在危害人体健 康、影响生产和污染环境三个方面。粉尘危害人体健康的主要因素为粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度。有毒粉尘(铅、砷、汞、铬、锰、镉、镍等)能 引起中毒;对人的五官和皮肤有刺激作用，会引起炎症;各类粉尘进入人体肺部会引起尘肺病等。对于生产的影响主要是粉尘会降低机器工作精度，降低产品质量，降低光照度和能见度，从而诱发事故。粉尘污染环境易造成空气能见度降低，导致发生交通事故，有些粉尘还会造成火灾及影响人体健康。

2·过滤除尘非织造纺织材料

非织造材料用于过滤除尘历史悠久。由于纺织材料的结构是具有无数微小孔隙的纤维三维网状结构，尘埃微粒必须沿着纤维弯弯曲曲的网状路径行进，随时都有可能与纤 维发生碰撞而被截留，因此过滤效率很高。非织造滤料作为一种新型的纺织滤料，以其优良的过滤效 能、高产量、低成本、易与其他滤料复合且容易在生产线上进行打褶、折叠、模压成型等深加工处理的优点，逐步取代了传统的机织和针织滤料，在各行各业得到了 广泛应用，用量越来越大。

(1)透气性能好，易清灰，滤尘阻力低;(2)滤尘效率高，过滤后排放的空气含尘浓度须符合国家环保和纺织行业对滤尘设备空气

排放标准的要求;

(3)阻燃和抗静电性能必须符合纺织行业滤尘设备阻燃防爆的要求;(4)具有防水、防油和抗黏结性能，使滤料抗板结、易清灰，使用寿命延长，可适应滤尘设备在棉纺、化纤纺、毛纺、麻纺等不同行业和工况条件下的应用，以扩大滤料及其滤尘设备的应用领域。

非织造纺织材料的特点使其在以下几个领域约着广泛的应用，并且有很好的应用与发 展前景。

3.汽车用非织造过滤材料

非织造过滤材料应用于汽车工业虽然时间很短 ,但是其用途广泛、量相当可观。利用各种工艺方法和复合加工技术生产的非织造过滤材料满足了各汽车厂及配套生产厂家的需要 ,其中有浸渍粘合法、针刺法、熔喷法、纺粘法以及热风法非织造布 ,它不仅应用于汽车的内部构造 ,而且还应用于汽车生产加工过程中。在国际市场上 ,非织造布空气过滤器、过滤袋已在汽车制造行业得到普遍使用。例如 ,汽车客仓内存在着各种对人体产生危害的微细粒子、尘、菌、菌和粉尘 ,将非织造布空气过滤器用于汽车客仓内 ,可以有效的排除有害气体 ,净化车内空气。应用于汽车制造行业的非织造过滤材料主要有汽车发动机过滤介质、空调用热熔非织造布滤网、清器用针刺过滤毡、熔喷非织造布滤芯、复合非织造布过滤袋、面漆生产线用针刺非织造布过滤毡、渍粘合法除砂过滤布、漆房用层压复合非织造过滤材料、汽车尾气排放针刺过滤毡或熔喷非织造布 ,还有轿车变速杆、方向盘、油门等处与机器联接部分的隔离层用经活性炭处理的非织造布过滤毡等等。

4．拒水拒油非织造纺织材料

空 气中的粉尘含水含油，具有吸湿性和潮解性，在分离过程中粉尘极易黏附在滤料表面，发生黏袋现象。黏袋将引起除尘设备清除滤层困难，阻力上升，甚至使设备无 法正常运转而必须停机换袋，因此要求过滤含水含油气体的滤料能够拒水拒油。降低材料的表面张力，使其小于水和油的表面张力，才能使滤料在一定程度上不被水 或油润湿。拒水拒油整理一般有两种方法［22］。一是反应法，使防水油剂与纤维大分子结构中的某些基团发生反应，形成大分子链，改变纤维与水和油的亲和性 能，变成拒水拒油型纤维;另一是涂敷法，用涂层的方法来防止滤料被水或油浸湿。1969年美国Gore公司首创制取膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)薄膜的 工艺方法，GORE-TEX薄膜非常光滑，与水100%不浸润，具有良好的拒水性。国内多用含氟类防水防油剂对纺织材料进行涂覆，使材料具有拒水拒油的功 能。中国科学院化学所的研究人员提出的纳米界面结构理论以及在此基础上开发出的具有超双疏界面性能(同时具有超疏水性能及超疏油性能)材料，具有较强的拒 水拒油性能。5.空气过滤用非织造过滤材料

目前 ,将过滤材料用于空气过滤领域最多的是美国 ,工业生产中许多部门都需要进废气和空气净化处理。象许多其他的过滤用途一样 ,空气过滤也受到整个工业增长方式的影响。一直以来 ,玻璃纤维滤料、质滤料和非织造布滤料各有优势 ,在空气过滤市场中都占有一席之地。但美国 Clemson大学的研究人员最近发现 ,虽然玻璃纤维过滤介质具有较高的使用效率 ,但使用过程中会发生纤维的脱离 ,人吸入玻璃纤维有致癌的危险。

过滤就是一种分离、捕集分散于气体或液体中颗粒状物质的过程。一般说来 ,较大粒子的物质是靠非织造布的筛分作用而分离过滤的 ,而粒径较小的物质是靠纤维的捕集作用。新型非织造布过滤介质 ,采用较大的比表面积及截面有较深纹理和沟槽的纤维为原料 ,使过滤介质有更大的

粒子捕集性 ,从而可以提高过滤性能。非织造布过滤介质的质量可靠性与易于成型性等因素

使其在许多应用方面 ,尤其是空气过滤领域的应用取得了引人注目的发展 ,并扩展应用到航空、航天、防治建筑综合症及婴幼儿卧房的装修等领域。

美国的“9.11”恐怖袭击事件也可以使我们预见到非织造布在空气过滤领域的发展趋势。为防止生化武器的威胁 ,美国许多城市将会更新商业、政府办公楼及邮政中心等公共场所的空气过滤系统 ,用于住宅和商业房屋用的高效空气过滤材料的需求量将不断增长。高效粒子空气过滤材料将能够从空气中去除炭疽孢子 ,较老式的滤料达不到该功能 ,而经过特殊处理的熔喷、粘非织造布过滤材料可以满足此项要求。

6.医疗用非织造过滤材料

在医疗过程中 ,要经常给病人或伤员输血。现在有大量的资料表明 ,在输血过程中由于白细胞抗体可引起非溶血性热反应、成人呼吸窘迫症等 ,同时还会引发一些与白细胞相关的病毒传染 ,如巨细胞病毒、体免疫缺乏症等 ,因此在医学中常采用在输血过程中去除白细胞的办法来减少这些副反应。非织造布本身就是一种具有三维杂乱分布的多孔介质材料 ,而熔喷非织造材料在此基础上又有超细纤维结构 ,其三维杂乱纤网可以通过拦截、惯性沉积、重力沉降、扩散沉积等机理分离液流中的固相杂质 ,因而近年来被国际上认为是一种优异的液固相分离材料。由熔喷工艺开发的聚丙烯非织造材料 ,不但具有聚丙烯纤维的所有特点 ,而且具有超细纤维结构和微细的尖锐边缘 ,能够在纤维之间形成许多微小孔隙 ,且孔隙分布均匀 ,纤维的比表面积大 ,同时具有生物特异性、感染、毒、副作用 ,因而是血液过滤用滤材的一个很好的选择。国内外的研究资料表明 ,经过采用等离子体、流刻蚀、晕放电等方法进行表面接枝改性的聚丙烯熔喷非织造布 ,其亲水性大大提高 ,对白细胞的选择吸附性增加 ,过滤效率和过滤效果有很大的改进。因此 ,采用对熔喷非织造布表面改性的方法提高其亲水性 ,缩短过滤时间 ,对于血液过滤的临床应用具有重要的意义。国内非织造过滤材料的发展趋势

我国非织造布行业起步于 50年代末期 , 80年代后期迅速发展 ,现在仍保持 20 %的年平均增长率。目前我国非织造过滤材料生产技术水平与世界先进水平相比还有较大差距。现有国内过滤材料的生产能力还较低 ,专业化过滤材料生产企业较少 ,产品的质量、性能及技术水平也较低 ,竞争力较差。国家每年都要花大量的外汇进口过滤材料 ,尤其是汽车工业用的各种过滤材料。随着国民经济的不断发展和人们生活水平的逐步提高 ,汽车已成为必不可少的交通运输工具。我国的汽车工业虽然起步较晚 ,但是发展速度很快 ,目前我国的汽车工业初具规模 ,拥有各种车型的生产线 30余条 ,年生产汽车 300万辆 ,汽车工业的高速发展给非织造过滤材料市场带来巨大的商机。90年代初用于该用途的非织造过滤材料不足千万 m2 ,到 1996年底已增长了五倍多。随着汽车工业迅猛发展 ,对非织造过滤材料的要求和需求将会更高 ,开发汽车工业用过滤材料将会进一步促进非织造布生产技术水平的提高 ,汽车工业的发展一定会给非织造布企业带来良好的机遇和产品应用市场。

同样 ,空调过滤市场也充满生机。作为世界上最大的发展中国家 ,中国各地的基础设施建设如火如荼 ,以建筑业为例 ,每年有大量的宾馆、医院、展览场所、文化娱乐场所等公共设施投入使用 ,这些设施中大量使用的中央空调系统都采用了多种非织造复合滤料。随着中国经济的快速发展 ,家用空调的使用已经越来越普遍 ,空调器中安装的塑料机织滤网与针刺、热粘合非织造滤料组合的滤网的使用 ,也将使非织造布滤料的市场需求量大幅度提高。

结语

工业过滤材料的发展趋势主要是在提高过滤效率的前提下 ,降低生产成本、高强度和延

长使用寿命。高强度的纺粘布与熔喷超细纤维过滤层复合、细过滤材料、用耐高温纤维针刺加工的耐高温过滤材料都具有很大的潜在市场。非织造布滤料在 21世纪将获得更广泛应用 ,亚洲将成为非织造布滤料市场扩展最快的地区。加入W TO ,对中国非织造布行业来说是一次历史性的机遇 ,将进一步加深与世界非织造布行业和国际非织造布市场的交融 ,与发达国家相抗衡的程度会更加激烈。欧洲最大的过滤材料生产厂德国BWF公司已进驻中国市场 ,美国的一些公司也准备在我国建立独资或合资的滤料生产企业 ,中国成为世界滤料商最看好的国家 ,这对于我们提高技术水平、高产品档次带来了压力和动力 ,这将进一步促进我国非织造过滤材料行业的发展步伐 ,并得到迅速的发展。

第四篇：家用蔬菜清洗机和水过滤的市场调研报告

家用蔬菜清洗机和水过滤的市场调研报告

苟晓明

前言

此次调研的背景基于大家环保意识的增强和健康观念的转变，人们对健康的关注是与日俱增。现阶段由于各种食品危害，农药化学制剂的残渣遗留等问题，调查各个家庭对于家电的“新需要”，和各大商场的家用蔬菜清洗机和水净化器的销售情况，对市场进行有效的摸底、调查。

一、家用蔬菜清洗机主要作用是去污渍、强杀菌、解毒素、除重金、活保鲜。家用蔬菜清洗机是利用水流冲击、气泡爆炸、喷淋式水流三种方式来洗涤蔬菜表面的物理污渍，同时家用蔬菜清洗机利用电子方式将空气中的O3电离成O3，再通过布气片放到水中，利用O3在水中的极强氧化分解能力可对浸泡在水中的果菜等起到除异味、降解农药、分解毒素，消毒杀菌的作用。水果、蔬菜也不会残留农药，也不会造成二次污染。

水净化器是有一个聚丙烯的水滤芯，过滤水中的杂质，一个活性炭滤芯，吸附水中的一些添加剂，和细小杂质。

我国的自来水根据地区不同，水的来源不同，水质不能完全达到正常指标。现阶段蔬菜的大面积种植，很多农药的残留非常严重，然而人们的新环保意识，还有各种癌症的发生以及无法治愈的恐惧，人们会越来越需求清洗机，单纯的水清理不能完全去除残渍。

二、调查内容

1、我相继走访永辉超市、重百超市、家乐福超市，调查蔬菜区域和水

果区域的销售情况。同等商品，无公害果蔬的价格要比普通果蔬的价格

高。

调查背景 各大型超市的蔬菜市场，调查无公害蔬菜的销售情况：

2、针对家庭的自来水，查看水质情况；

首先摘录互联网上对于现阶段中国水质的评价：

据《重庆晨报》等媒体报道，长江水中有机污染物的种类达到50多种，嘉陵江水 中有机污染物的种类达到60多种，而有机污染物一般都具有毒性，可能干扰生殖系统，甚至致癌。一直参与此项研究的第三军医大学舒为群教

饮用水安全问题困扰的绝不仅仅是重庆。复

物所曾针对江苏某肝癌高发地授称，江水中“暗藏杀机”。受到 旦大学预防医学所与中国科学院武汉水生生

区进行藻类毒素危害健康的调查研究。

在中国，衡量饮用水水源质量的一个最重要的指标就是生化需氧量：

一类水的水质最好，生物需氧量为十五毫克／升；

二类水的水质其次，生化需氧量为十五毫克／升；

三类水还能够作为饮用水源，生化需氧量为二十毫克／升；

四类水不能作为饮用水源，生化需氧量为三十毫克／升；

五类水都不能作为农业灌溉用水，生化需氧量为四十毫克／升。

欧盟国家执行的水质标准：

未受污染的河水中的生化需氧量为一至三毫克／升；河水中的生化需氧量为五毫克／升，则表明河水受到污染；河水中的生化需氧量超过十五毫克／升，则表明河水受到严重污染。而在中国，河水中的生化需氧量为十五毫克／升，还被认定是水质最好的一类水或者二类水。

德国污水处理场排放标准为：

一万至十万人口的污水污水处理设施的排放标准：生化需氧量为二十毫克／升；

大于十万人口的污水污水处理设施的排放标准：生化需氧量也为二十毫

克／升。

英国政府在1999年颁布了新的水质规则，这是世界上第一个对自来水水质提出了隐孢子虫提出量化标准的国家。

水中隐孢子虫卵囊要少于1个/10L。

隐孢子虫病（Cryptosporidiosis）是由单细胞寄生虫隐孢子病(Cryptosporidium)造成的脊椎动物肠道疾病，是导致人腹泻的主要原因之一。

法国现行饮用水水质标准（95-368），主要参照欧共体80/778/EC指令而制定，它是在在《法国生活饮用水水质标准》（89-6）的基础上，经过1990、1991和1995年反复修订而成。大部分指标值采用的是EC标准的最大允许浓度值，有的指标要求高于EC的标准(如色度、浊度等)，并增加了农药和氧化副产物等项目。

德国污水处理场直接排放出来的水质，按照中国的标准，可以满足三类水的要求，可以作为饮用水源用。简单地说：中国饮用水水源的质量和德国污水处理场排放出来的水质差不多。也即可以这么说，中国国家标准的饮用水质，等于他们允许我们直接饮用相当于德国污水处理出来的水质标准。

兼任中国给水排水学会给水深度处理研究会理事长的王占生说，目

前只有上海、北京、深圳等大城市的供水企业具备“行标”所要求的检测能力，很多中小城市供水企业的现实选择则是送样到大城市进行检测。对一些污染比较严重的城市饮用水源，例如上海的黄浦江、广州的流溪河、包头的黄河水、无锡的太湖水等，还必须进行深度净化处理，如采用先进的臭氧-活性炭工艺，才能达到“行标”的要求。尽管投入不菲，面对水源水质的恶化，深度处理将成为越来越多供水企业的必然选择。例如，重庆水务集团就在3月2日宣布，从今年起在该市实施的“净水工程”

方案中增加一个深度净化处理的新方案。随着生活水平的提高，人们对饮用水水质也日益关注。喝上“健康水”，已成为越来越多的人的希望。毋庸置疑，我国目前的饮水标准在保障健康方面存在不足，不能适应随着工业生产发展水污染物种类不断增多、不断趋于复杂化的形势，同时，对水中有害物质在人体内长期富集导致的危害也缺乏研究。此外，传统的饮用水处理工艺也存在明显不足。这一切，都要求我们在更高的层次上审视饮水安全问题。

通过上述理论，看来我国水质问题确实有很严重，人们对水的关注

度也逐渐升温，因此拥有家用净水器，完全有必要！

3、调研地点：解放碑苏宁电器、国美电器、临江门重百电器、江北苏宁电器、国美电器、观音桥国美电器、商社电器、苏宁电器、建新北路重百、苏宁电器。

家用蔬菜清洗机：

调研品牌：只有美的品牌

市场：销售有些不景气。

价位：￥200-1000。

思考：商品的推广还不到位，应该会有广泛的市场。

水净化器：

调研品牌：沁园、安吉尔、立升、美的、欧式、德国曼稣勒 市场：国产的销售比外贸的销售量高。价位：标价￥1000-2000，国外的产品价位相对较高。思考：销售热情相对要高，水乃生命之本，看来大家对它的重视程调查各大卖场家用蔬菜清洗机和水净化器的销售情况； 度。国产的价位消费者更能接受，另外，国产能够针对本土的水质做净

化处理。

4、蔬菜清洗机只有美的品牌，没有什么竞争力，并且大家的购买力也在卖场询问消费者，对于蔬菜清洗机和水净化器的价格的接受能力。不足。

水净化器品牌较多，价位也是，有针对中低端消费者，也有高端消费者。

卖场中询问结果： 消费者普遍相中安吉尔品牌，其次是立升，对于国外的品牌，消费者价位的接受能力有限，并且认为没有太大必要。

二、1、各大卖场走访调查；

2、相关资料的收集；

3、有关人员访问了解；

调查方法

4、网络资料查询。

四、家用蔬菜清洗机和水净化器市场调研分析内容简单陈述

对于蔬菜清洗机，购买的消费者相对较少，对于市场的推广还需要做些努力，大家更愿意去购买水净化器。而对于水净化器，安吉尔品牌的热度相对较高，安吉尔专注于水净化方面，因此相对更加专业。立升在奥运会中有用到过，市场仅次于安吉尔。针对国外水净化器的品牌，价位相对较高，而国外的品牌价位相对较高，并且也不是那么符合本土水质的处理，因此销量有些少。

2012年2月11日联系电话：***

第五篇：水火箭助推滑翔机实验报告

《空天工程导论》课 程 实 验 报 告

“绿箭”水火箭助推滑翔机项目

一、项目简述

水火箭项目，旨在通过亲手制作水火箭，让同学们深入了解制作水火箭的过程，培养动手实践能力和创新设计能力，同时提升同学们的实践意识和团队合作意识。水火箭，又称水推进火箭，主要使用废弃的饮料瓶制成，分为动力舱、箭体、箭头、尾翼等部分。发射水火箭时，在动力舱中灌入三分之一的水，向动力舱中打气到一定压力后，释放水火箭，动力舱中的压缩空气将水从尾部的喷嘴中高速喷出，利用反作用力，水火箭向上飞出。在此次水火箭项目中，我们利用废弃饮料瓶、塑胶尾翼板、头锥、空心螺管螺母等制成水火箭，利用伞布制作降落伞并且在水火箭上配置滑翔机。最终实现了水火箭的发射升空及开伞回收，水火箭和滑翔机的分离，及分离后使用遥控器控制姿态的滑翔机的滑翔。

二、小组成员情况

三、研制情况

3.1设计方案

3.1.1材料的选择

3.1.1.1箭体

在选择水火箭箭体材料时，我们组主要从瓶子的外形、强度两方面进行考虑。

由于水火箭箭体使用的是塑料瓶，所以其质量较小，极易受空气阻力产生较大的扰动。因此要选用气动外形优异的塑料瓶，即瓶身形状细长且呈流线型，以尽量减轻空气阻力带来的影响。七喜瓶头部有圆球形鼓包，且瓶身较软，易发生变形；雪碧瓶瓶身较为笔直，强度也更大，在体积相同的情况下后者气动外形更好。并且经过测试，雪碧瓶最抗摔，更适合多次进行飞行试验。

由于三级水火箭的箭体需要承受6-8个大气压，所以必须选择耐高压的碳酸饮料瓶，例如可乐、雪碧等。一般的矿泉水瓶、果汁瓶因为不能承受过高气压，不予考虑。

最终我们选择2L的雪碧瓶。

3.1.1.2头锥

在选择水火箭头锥时，我们组主要从质量，外形和材质三方面考虑。

由于头锥位于水火箭头部，如果质量过大，会造成“头重脚轻”，水火箭发射后呈“低头”状态。所以应在保证结构强度要求的情况下，尽量减轻弹头质量。首先我们试验了下发的实验材料中的橡胶头锥，发现雪碧瓶上端收口较快，而下发的实验材料中的橡胶头锥底面半径太小，故而无法跟雪碧瓶相匹配，所以我们试验了乒乓球头锥。发现乒乓球头锥不仅质量轻，而且与雪碧瓶配合使得气动外形较为流畅。

最终我们选择了质量轻且气动外形较好的乒乓球头锥。

3.1.1.3尾翼

在选择水火箭尾翼时，我们组主要从其形状，对称性，位置三方面考虑。

由于尾翼对于水火箭的气动力中心的位置以及飞行稳定性能影响很大，所以尾翼的大小、形状、位置每个因素都要认真考虑。下发的实验材料中有三种不同大小的梯形尾翼，但是面积都比较小，我们尝试了自己动手裁剪尾翼加大面积，但是不能保证形状完全相同。由于箭体较大稳定性能差，所以需要面积较大且对称性高的尾翼进行姿态控制。注意粘贴尾翼时位置位个箭体的后部，并且要对称粘贴，保证箭体受力对称。

最终我们选择了下发的实验材料中的的面积最大的塑料梯形尾翼。

3.1.1.4降落伞

在选择降落伞时，我们组主要从其伞面材质、大小，伞绳三方面考虑。

下发的实验材料中的的降落伞材质为塑料布，面积太小，且湿水不易打开，我们又在实验室寻找伞布自己剪裁制作伞面。在选择伞布材料时，我们总共找到了两种布料，一种是厚实且丝滑的彩色伞布，一种是轻薄但塑性形较好的灰色布料，由于我们的开伞方案需要保证小体积叠伞，所以我们选择了轻薄和塑性形好的灰色布料以便于折叠。实验证明，伞布比塑料布的结构强度和确定伞面大小的灵活性更大。由于我们的三级火箭质量较重，所以我们应选择直径较大的降落伞。由于材料限制，我们能够制作的降落伞最大直径为90cm。考虑到在开伞的一瞬间冲量较大，容易拉断伞绳，所以我们选择使用八股伞绳，使得每股伞绳上的平均受力较小，并且使用不容易拉断的风筝线作为伞绳。并且在保证降落伞能够稳定张开的前提下，应使伞面张开面积尽量大，所以我们最终选择伞绳的长度为50cm。

3.1.2水火箭的总体设计

3.1.2水火箭的总体设计

图1水火箭设计图

水火箭箭体的总体设计：如图所示，箭体分为头部和动力舱两部分。其中头部主要承担头锥和伞舱的任务，由一个锯掉瓶底的雪碧瓶构成；动力舱由三个雪碧瓶顺次头尾连接，连接处由⑫空心螺管连接，以保证各级之间的气密性。并且每级动力舱之间由⑪蒙皮加固，保证各级之间不出现歪斜的情况，而且能形成一个较好的气动外形。

尾翼位置的设计：为使水火箭重心始终保持在压心之前，我们选择将⑭尾翼粘在水火箭尾部，也就是第一级动力舱上。

伞舱即开伞装置的设计：如图所示，②~⑩构成了伞舱及开伞装置。在头部中内置一个伞舱，使用⑥X型橡皮筋为降落伞提供一个弹力，便于降落伞直接从伞舱中弹出，而不是依靠惯性滑出（滑出会导致降落伞伞绳缠在尾翼上而无法开伞）。开伞定时装置是由②发条和橡皮筋③⑦构成，当发条转到一定角度后，橡皮筋⑦从发条上脱离，橡皮筋③提供拉力将伞舱门打开，降落伞从伞舱中弹出。

滑翔机弹射装置的设计：滑翔机弹射与开伞装置原理类似。当发条转到一定角度后，固定滑翔机的橡皮筋从发条上脱离，利用内侧的X型橡皮筋将滑翔机弹出，实现滑翔机与水火箭的分离。

降落伞的设计：我们采用八股伞绳的布伞作为降落伞，在⑨伞线尾部外加一段⑩降落伞的固定线，将降落伞绑在箭体上。

滑翔机与降落伞时序控制的设计：通过控制两个橡皮筋在发条上旋转的角度（小角度先脱离），从而控制飞机的脱离，降落伞的开伞，及两者的时间差，达到先脱离后开伞。

3.1.3水火箭原理理论分析

水火箭全过程为灌入三分之一的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比（水的密度是空气的771倍），压缩空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，在反作用下，水火箭快速上升，加速度、惯性滑翔在空中飞行，最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。

3.1.3.1喷水过程

加速度、惯性滑翔在空中飞行，最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。

伯努利定理：

3.1.4.1降落伞侧向开伞

3.1.4.1降落伞侧向开伞

3.1.4.1降落伞侧向开伞

图4伞舱正面图（改进前）图5伞舱正面图（改进后）

如图所示，我们采用侧向开伞方案。

相比于弹射开伞和降落伞直接绑在箭体外的开伞方案，这种侧向开伞方案对气动外形的影响最小。

降落伞弹射是使用X型橡皮筋的弹力将叠好的降落伞弹出，而不是依靠惯性从伞舱中滑出。这样降落伞弹出后与箭体距离较远，不会导致降落伞缠在箭体的其他装置上而不能开伞。

由于X型橡皮筋拉力较大，直接连在箭体的外壳上会使头部的外壳发生严重形变，导致箭体倾斜和飞行轨迹不稳定，所以我们在头部的箭体里面内置了一个伞舱。伞舱使用材质较硬的1555ml怡宝矿泉水瓶。

伞舱门的打开通过发条加橡皮筋控制，当发条转到一定角度后，右侧粗的黄色橡皮筋从发条上脱离，左侧细的红色橡皮筋提供拉力将伞舱门拉开，降落伞从伞舱中弹出。

在我们的试飞过程中，出现了降落伞卡在伞舱中的情况。是由于上升过程中过载较大，使得降落伞下移卡在了伞舱中，所以我们给降落伞加了一个滑道，保证降落伞能够在弹出的同时也能顺利滑出，实现了100%开伞。

3.1.4.3滑翔机弹射装置

3.1.4.3滑翔机弹射装置

滑翔机弹射装置与开伞原理类似，也是在发条转到一定角度后，外侧橡皮筋打开，内侧X型橡皮筋将滑翔机弹出。

3.1.4.4滑翔机捆绑方案的改进

3.1.4.4滑翔机捆绑方案的改进

图8弹射装置加飞机侧面图

如图所示，由于我们的橡皮筋捆在滑翔机头部，从侧面看，滑翔机与火箭轴线夹角为负。理想情况下，火箭速度沿轴线方向，这样滑翔机攻角小于零，气动力给滑翔机一个指向箭体的压力，将滑翔机压在箭体上，使滑翔机更加稳定。并且对比于其他滑翔机与火箭轴线平行放置的方案，攻角为负不提供升力，不会把滑翔机折断。

3.1.4.5 Z字形叠伞方式

图9 Z字形叠伞

我们的叠伞方式选用了Z字形叠伞，这样降落伞本身相当于一个弹簧，有一定弹性，能更好地保证降落伞弹出。且能保证伞的体积较小，不会卡在伞舱中。

3.2制作过程

3.2.1三级火箭主体的制作

将瓶表面的标签清除干净，并用电烙铁在一级动力舱底部、二级动力舱瓶口及底部、三级动力舱瓶口中心处烫出一个大小合适的圆孔，最大可能地保证孔的位置在瓶身轴线处。并用空心螺栓，螺母，垫片进行连接和密封，再用热熔胶进行加固，以保证各级之间不晃动。在一级动力舱大约中间位置对称地粘上四个尾翼，并用电工胶带加固。

3.2.2火箭头部与伞舱制作

3.2.2.1侧向开伞方案与伞舱制作

3.2.2.1侧向开伞方案与伞舱制作

3.2.2.1侧向开伞方案与伞舱制作

图11怡宝伞舱图 图12总体弹伞机构

伞舱制作：我们通过在头部内置伞舱的方式保证头部的气动外形不受影响。先将1555ml的怡宝矿泉水平剪去头部，在侧面剪一个合适大小的矩形窗，利用电烙铁在矩形窗的四个角烫四个小圆孔，用来固定X型橡皮筋，冷却后将两条橡皮筋交叉连接在伞舱上。内置伞舱制作完成后，用502将其连接在第三级动力舱底部，并用热熔胶加固。

开伞装置制作：首先在头部的雪碧瓶上对应内部伞舱的矩形窗剪出一个相同大小的矩形门，作为伞舱门，在伞舱门合适位置用电烙铁烫一个小孔。再将控制时序的的橡皮筋和辅助开伞舱门的橡皮筋穿过，并用透明胶带固定。在伞舱右侧合适位置用双面胶固定发条，并用电工胶带加固。在伞舱左侧合适位置粘贴辅助开伞橡皮筋的挂钩，保证辅助橡皮筋能够将伞舱门拉开。

滑道制作：为保证降落伞不会卡在伞舱下的空隙中，我们用蒙皮材料为降落伞制作了一个滑道。首先用蒙皮剪一个合适大小的矩形，并将其一端剪成曲率半径与雪碧瓶半径相对应的圆弧，如图所示固定在伞舱中。

3.2.2.2乒乓球头锥的制作

首先将制作头部的雪碧瓶瓶口处锯掉，直到能够刚好放进一个乒乓球，先用502固定，再用热熔胶加固。

3.2.3降落伞的制作

将事先选择好的伞布裁剪成直径大约为90cm的圆形降落伞面，伞布的边缘用电烙铁烫出对称的8个可供伞绳穿过的小洞。剪出8根比降落伞半径稍长的风筝线作为伞绳，将伞绳用渔网扣的方法系在降落伞上后，用透明胶带封好接口。

图13降落伞实物图 图14降落伞与箭体连接

3.2.4滑翔机弹射装置的制作

利用实验室现有的材料，我们决定改装两块梯形尾翼作为滑翔机支架。首先将两块尾翼材料剪短，以适合滑翔机高度。在一块尾翼材料的四个角利用电烙铁烫死个小孔，另一块尾翼材料在内侧烫两个小孔。两块材料内侧的四个小孔用于固定X型橡皮筋，左侧支架的外侧小孔用于连接定时装置的橡皮筋。在支架右侧的合适位置用双面胶固定发条，并用电工胶带加固。

3.2.5滑翔机的加固

将电工胶带对称贴在机翼上缘，以固定机翼、防止机翼因过度向上变形而损坏。再将透明胶带贴在两侧机翼的下缘，以起到支撑作用。因头部在落地时易受到冲击，故用透明胶带缠绕头部的方法对其进行加固。对损坏较大的机翼，用热熔胶涂覆在断口处进行粘合，效果甚佳。

图15用电工胶带进行上缘加固 图16用透明胶带进行下缘支撑

图17头部加固 图18热熔胶粘合断裂机翼

3.3水火箭性能的预期分析

我们设计的水火箭性能方面有优势和保障。第一，在制作时首先保证了气密性，确保水火箭不会出现严重的漏气问题而导致发射失败。第二，我们在进行时序控制时，使得滑翔机先脱离而降落伞后打开，这样可以保证不会出现降落伞绳缠在滑翔机上而出现既无法开伞滑翔机也无法脱离的情况。第三，降落伞的八根伞绳能够让它在空中更好的展开，而较大的伞面则可以确保水火箭落地的速度足够小，不会损伤水火箭。

但也存在着一些问题：第一，伞绳过多过长可能导致降落伞被伞绳缠绕或者伞绳缠绕在尾翼上导致降落伞无法打开。第二，由于理论计算存在偏差在进行时序控制时无法保证在最高点开伞，而且由于每次试验存在偶然性，也无法通过试验得到最优的开伞时间。最终导致提前开伞或滞后开伞，对飞行时间和飞行姿态有一定影响。第三，由于实验室可以利用的材料有限，我们的降落伞相对于三级水火箭来说仍然较小，下落速度太快，对飞行时间有一定影响。

表2 发射试验参数统计及评分

四、试验情况

4.1试飞情况

4.1.1第一次试飞

主要目的：初测三级水火箭气密性、稳定性等性能，以便更好了解本组设计火箭的特点。测试最初代伞舱的可靠性。

试飞结果：水火箭飞行高度达到预期，但未成功开伞导致部分损坏。具体表现为：伞舱门不能可靠地弹开，或者即使舱门按照预期弹开，降落伞也会出现卡在舱内的情况。

经验教训：第一代伞舱由于使用了未经改造过的发条开伞机构，不能够保证舱门稳定地弹开因而影响正常开伞，于是在后来的改进中我们选择了锯断发条来弹开舱门。另一方面，为了防止降落伞卡住，我们特地更改了叠伞方式，采用Z字叠伞。

图19第一次试飞

图20高空未成功开伞

图21未开伞导致箭体部分损坏 图22严重损坏的第一代伞舱

4.1.2第二至四次试飞

主要目的：寻找最优的开伞方式。练习滑翔机分离与遥控过程。不断熟悉发射流程。

试飞结果：由于箭体结构采用了瓶底在上的方式进行连接，导致以顶部开伞为思路的第二代伞舱未能够正常安装在箭体上，最终这种思路被我组放弃。由于材料短缺，第三代伞舱以七喜瓶为材料制作，在初代伞舱的基础上锯短发条机构。其初期效果较好，后期发生较大变形，最终导致未成功开伞而坠落损坏。滑翔机分离比较稳定。

经验教训：仅靠开伞机构的改良不能保证稳定开伞，还需要伞舱本身具有一定强度刚度，为此我们首先选择再次使用同箭体配套的较硬的雪碧瓶子，另外还在之后的第四代中使用怡宝瓶制作了一个内置小伞舱，这样可以进一步防止多次试验后伞舱变形影响开伞成功率；

图23弹射开伞方案 图24第三代伞舱

图25第二次试飞

图26第三代伞舱起初表现良好

图27第三次试飞

图28第三次试飞时出现开伞异常

图30第四次试飞 图31第三代伞舱仍不能稳定开伞

4.1.3第五至第七次试飞

主要目的：优化开伞伞舱最终方案；完善整个发射流程

试飞结果：第四代伞舱可靠性明显提高。整个发射过程愈发流畅。但中途仍有降落伞卡在伞舱内的情况出现

经验教训：在第四代伞舱的基础上，我们需要降落伞能够非常稳定的弹出而不出现卡住的情况，为此我们又用蒙皮材料为制作了一个滑道。至此，开伞的问题基本解决。

图32第五次试飞 图33火箭回收与滑翔机分离成功达到预期

图36第七次试飞 图37试飞成功

4.2正式飞行情况

图38第一次现场试飞箭体飞行偏斜严重 图39第二次现场试飞开伞失败

图40第三次现场试飞滑翔机分离效果不佳 图41正式考核

图42成功完成分离滑翔任务 图43成功完成开伞回收任务

五、总结

5.1主要成绩和收获

我们成功实现了对水火箭整体的回收以及滑翔机的分离过程，并且成功坚持了自己的创新思路。尽管由于思路的独特性，我们鲜有其他组的经验教训以供参考，但是通过投入大量时间进行改进与测试，我们最终让自己的方案得以圆满。通过多次测试与比较我们最终确定了比较满意的伞舱与开伞方法；通过设计独特的滑翔机分离机构与操作，我们几乎没有出现过滑翔机因分离异常而损坏的情况，在整个实验过程中滑翔机部分也没有太多困难；在整个实验过程中，有些小组不能通过三级水火箭来取得满意的成绩，最终放弃了这条道路。而我们组通过对箭体结构外形的不断改良测试，最终成功使用三级水火箭通过了考核并取得优异成绩。通过多次试验时间，在一次次发射失败中不断摸索，最终确定了相比之下最为流畅合理的发射流程。面对自己不能轻易解决的问题，我们也虚心向其他小组请教，互相学习帮助。同时也积极向教员请教问题，我们的成功也离不开较远的耐心指导。总之，尽管水火箭发射并非一个十分困难的问题，但是我们仍然觉得这个过程给予我们教育和启发，让我们懂得团队合作与坚持不懈的重要性，对我们的成长有深远意义。

5.2个人总结与感想

5.2.1 赵梦个人总结

这次水火箭的制作，我们组完全是从零开始。一开始，我们不知如何组装箭体，不知如何开伞，不知如何弹射滑翔机，但还是一步一步“摸着石头过河”，参照学长学姐去年的模型，再加上自己天马行空的想象，逐渐扫除盲区，组装并完善好整个箭体。在试飞过程中，我们组经历了许多次发射失败，一次次的开伞失败，一次次的反工头锥，让我们懊恼不已。但这些失败的经历也让我明白了不能总到实验中去试错，这样代价太大，而是要在制作过程中做到精益求精，不能凑合凑合就过去；同时要全面周到的考虑，不能忽略一点点微小的问题。通过这次制作，我们积累了很多实践经验，也涌现出了很多富有创意的点子，最终水火箭的成功发射，也极大的鼓舞了我们。希望我们能够带着这次的经验，在今年的CADC比赛中大放异彩。

5.2.2 訾心怡个人总结

这次水火箭的制作，我们几乎可以说是白手起家、从零开始。从刚开始根本不知道水火箭为何物，到最终完整的进行了一次飞行试验，期间经历了太多次失败。但是在这个过程中，我们也有许多新奇的想法，通过自主创新，解决了之前方案中的问题，享受到了创新的乐趣。这些创新点是让我感触最深的，虽然过程比较曲折，既没有学长学姐们的指导，也没有直接参照他人成熟的方案，但是我们一步一步摸着石头过河，不断改进，积极创新，积极思考，勇于突破，这样的实践才有意义。

5.2.3 刘子豪个人总结

我们这次发射过程中可谓是经历了风风雨雨，在不断改良和创新的过程中，我们多次更改设计，曾经四易其稿，大家都付出了很多，甚至自掏腰包购买原材料，这体现出大家高度的奉献精神和热情。

5.2.4 王靖林个人总结

从之前对于水火箭一无所知，到通过合作完成自己第一支水火箭的制作，再到亲自参与它的发射升空过程，我体验了很多，更学会了很多。小组在时间与材料双重均比较有限的情况下能够完成最后的考核目标，让我见识到团队力量的强大。尽管临近期末，来自其他科目的学业压力着实较大，同伴们还是挤出宝贵的时间，用心地完成了这个任务。虽然不分昼夜地实验试飞有时会让我感到心力交瘁，但当我看到降落伞成功开启，火箭缓缓落下，滑翔机翱翔天际的场面，我便深知这一切都是值得的。希望在个过程中我所获得的知识技能以及永不言弃的意志品质对我未来的发展有所裨益。

5.3建议及设想



建议：

①

在发射现场设置工具箱，包括剪刀、电工胶带、热熔胶、移动电源等可能用到的材料，便于各小组对发射失败的火箭进行维修。



设想：

①

根据教员建议，将伞仓开口开到瓶底，防止降落伞卡在伞仓中，与加滑道的方案相比达到减重的效果。

②

可以利用仿真软件对水火箭的气动外形及航道进行分析，较为精确地得到火箭的飞行高度及到达最高点所用的时间，实现精确的最高点开伞。

③

可以用精度更高的飞控器件加磁铁进行时序控制。

④

探索多级水火箭的空中分离方案、并联发动机舱的空中分离与回收。

⑤

可以探索如水火箭载物与回收、条幅水火箭等功能性、趣味性更高的水火箭方案改进。

⑥

可以探索喷口截面积与飞行高度的关系，通过增加活塞来减小喷口截面积，取得更高的飞行高度。

5.4其他情况说明

火箭发射架不甚稳定，易晃动，会影响火箭发射时的姿态。且发射把手易与发射传动机构脱离，维修困难。

附录：评分表

《空天工程导论》课程

实验报告评分表

根据《空天工程导论》课程大纲和培养目标，为了加强课程理论知识的学习，同步提高学生动手实践能力，课程实践教学环节的实验报告主要从设计方案描述、实验结果分析以及创新性三个方面进行评价，各部分的内容与分值如下表：