恒壓過濾常數(shù)測定實驗實驗報告.doc

恒壓過濾常數(shù)測定實驗一、實驗目的1. 熟悉板框壓濾機的構(gòu)造和操作方法。2. 通過恒壓過濾實驗，驗證過濾基本理論。3. 學會測定過濾常數(shù)K、qe、e及壓縮性指數(shù)s的方法。4. 了解過濾壓力對過濾速率的影響。二、基本原理 過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)來處理懸浮液以達到固、液分離的一種操作過程，即在外力的作用下，懸浮液中的液體通過固體顆粒層（即濾渣層）及多孔介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來形成濾渣層，從而實現(xiàn)固、液分離。因此，過濾操作本質(zhì)上是流體通過固體顆粒層的流動，而這個固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過濾的進行而不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速度不斷降低。 過濾速度u定義為單位時間單位過濾面積內(nèi)通過過濾介質(zhì)的濾液量。影響過濾速度的主要因素除過濾推動力（壓強差）p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過濾介質(zhì)的阻力等。過濾時濾液流過濾渣和過濾介質(zhì)的流動過程基本上處在層流流動范圍內(nèi)，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡化模型，尋求濾液量與時間的關(guān)系，可得過濾速度計算式：式中：K過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓差所決定，m2/s將式（3）分離變量積分，整理得：再將式（7）微分，得：將式（8）寫成差分形式，則式中： 每次測定的單位過濾面積濾液體積（在實驗中一般等量分配），m3/ m2； 每次測定的濾液體積所對應的時間，s； 相鄰二個q值的平均值，m3/ m2。以為縱坐標，為橫坐標將式（9）標繪成一直線，可得該直線的斜率和截距，斜率： 截距： 則， ，m2/s ，m3 ，s改變過濾壓差，可測得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對數(shù)得：在實驗壓差范圍內(nèi)，若B為常數(shù)，則lgKlg()的關(guān)系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數(shù)s。三、實驗裝置與流程本實驗裝置由空壓機、配料槽、壓力料槽、板框過濾機等組成，其流程示意如圖1。圖1 板框壓濾機過濾流程1空氣壓縮機；2壓力灌；3安全閥；4，5壓力表；6清水罐；7濾框； 8濾板；9手輪；10通孔切換閥；11調(diào)壓閥；12量筒；13配料罐；14地溝 四、實驗步驟1實驗準備 （1） 配料：在配料罐內(nèi)配制含CaCO3 20% 左右的水懸浮液；（2） 攪拌：開啟空壓機，將壓縮空氣通入配料罐，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。攪拌時，應將配料罐的頂蓋合上；（3） 設定壓力：分別打開進壓力灌的三路閥門，空壓機過來的壓縮空氣經(jīng)各定值調(diào)節(jié)閥分別設定為0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa；（4） 裝板框：正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕，濾布要繃緊，不能起皺。濾布緊貼濾板，密封墊貼緊濾布；（5） 灌清水：向清水罐通入自來水，液面達視鏡2/3高度左右。灌清水時，應將安全閥處的泄壓閥打開。 （6） 灌料：在壓力罐泄壓閥打開的情況下，打開配料罐和壓力罐間的進料閥門，使料漿自動由配料桶流入壓力罐至其視鏡處，關(guān)閉進料閥門。 2過濾過程 （1） 鼓泡：通壓縮空氣至壓力罐，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應不斷排氣，但又不能噴漿。 （2） 過濾：將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔通路狀態(tài)。打開進板框前料液進口的兩個閥門，打開出板框后清液出口球閥。此時，壓力表指示過濾壓力，清液出口流出濾液。 （3） 每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次V 分別取800ml、600ml、500ml、400ml、300ml、200ml、100ml左右，記錄相應的過濾時間。（4） 一個壓力下的實驗完成后，先打開泄壓閥使壓力罐泄壓。卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細后重新倒入料漿桶內(nèi)攪拌配料，進入下一個壓力實驗。注意若清水罐水不足，可補充一定水源，補水時仍應打開該罐的泄壓閥。 3清洗過程 （1） 關(guān)閉板框過濾的進出閥門。將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔關(guān)閉狀態(tài)（閥門手柄與濾板平行為過濾狀態(tài)，垂直為清洗狀態(tài)）。 （2） 打開清洗液進入板框的進出閥門（板框前兩個進口閥，板框后一個出口閥）。此時，壓力表指示清洗壓力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同壓力下過濾速度小很多。 （3） 清洗液流動約1min，可觀察混濁變化判斷結(jié)束。一般物料可不進行清洗過程。結(jié)束清洗過程，也是關(guān)閉清洗液進出板框的閥門，關(guān)閉定值調(diào)節(jié)閥后進氣閥門。 4實驗結(jié)束 （1） 先關(guān)閉空壓機出口球閥,關(guān)閉空壓機電源。 （2） 打開安全閥處泄壓閥，使壓力罐和清水罐泄壓。 （3） 卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。 （4） 將壓力罐內(nèi)物料反壓到配料罐內(nèi)備下次使用，或?qū)⒃摱尬锪现苯优趴蘸笥们逅疀_洗。 五、數(shù)據(jù)處理（1）原始數(shù)據(jù)記錄過濾濾液體積/ml【0.1Mpa】時間/s【0.2Mpa】時間/s800251260031175003719400362130028172002112100116過濾濾液體積/ml【0.1Mpa】時間/s【0.2Mpa】時間/s100339100205（2）數(shù)據(jù)記錄與處理1. 當時,過濾面積：1234567/m38006005004003002001000.0225990.0169490.0141240.0112990.0084750.0056500.002825/s12171921171261106.251829.002619.603186.003304.003717.003894.000.0225990.0395480.0536720.0649720.0734460.0790960.0819210.011299 0.019774 0.015537 0.012712 0.009887 0.007062 0.004237 以為縱坐標，為橫坐標將式（9）標繪成一直線，圖1 - 的關(guān)系曲線2. 當時,過濾面積：1234567/m38006005004003002001000.0225990.0169490.0141240.0112990.0084750.0056500.002825/s25313736282111531.00 1003.00 1345.20 1858.50 2006.00 2124.00 2124.00 0.0225990.0395480.0536720.0649720.0734460.0790960.0819210.011299 0.019774 0.015537 0.012712 0.009887 0.007062 0.004237 以為縱坐標，為橫坐標將式（9）標繪成一直線，圖2 - 的關(guān)系曲線3. 不同壓力下的K值、qe、不同壓力下的K值、qe、過濾常數(shù)K /m2/sqe/m3/s0.10.01645.410.20.01091.44將不同壓力下測得的K值作lgK-曲線，如圖，根據(jù)斜率為0.7177，可計算得濾餅壓縮性指數(shù)圖2 不同壓力下測得的lgK-曲線六、結(jié)果分析與討論6.1 過濾時，用壓縮空氣把濾漿送入濾漿通道，由通道流進每個濾框里。濾液穿過濾布經(jīng)濾板的凹槽流進每個濾板的濾液通道，形成濾液。6.2 洗滌時，用壓縮空氣把洗滌液送進洗滌液通道，由通道流進洗滌板兩側(cè)的凹槽，洗滌水橫穿濾餅，進入非洗滌板，形成洗滌液。6.3 強化過濾過程途徑，除了利用助濾劑改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)以及利用混凝劑、絮凝劑改變懸浮液中顆粒聚集狀態(tài)、提高過濾速率之外，在過濾技術(shù)上采用動態(tài)過濾也是強化過濾的一個途徑。6.4 濾漿濃度越大，過濾常數(shù)K值越小；操作壓強越大，過濾常數(shù)K值越大。七、思考題1、當你在某一恒壓下所測得的K、qe、e值后，若將過濾壓強提高一倍，問上述三個值將有何變化？答：由公式K=2kP1-s，e=qe/K可知，當過濾壓強提高一