恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精品文檔恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法。1.2通過(guò)恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證過(guò)濾基本理論。1.3學(xué)會(huì)測(cè)定過(guò)濾常數(shù) K、qe、t及壓縮性指數(shù)s的方法。1.4 了解過(guò)濾壓力對(duì)過(guò)濾速率的影響。2基本原理過(guò)濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)來(lái)處理懸浮液以達(dá)到固、液分離的一種操作過(guò)程，即在外力的作用下，懸浮液中的液體通過(guò)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(lái)形成濾渣層，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離。因此，過(guò)濾操作本質(zhì)上是流體通過(guò)固體顆粒層的流動(dòng)，而這 個(gè)固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過(guò)濾的進(jìn)行而不斷增加，故在恒壓過(guò)濾操作中，過(guò)濾速度不斷降低。過(guò)濾速度u定義為單位時(shí)間單位過(guò)濾面

2、積內(nèi)通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的濾液量。影響過(guò)濾速度的主要 因素除過(guò)濾推動(dòng)力（壓強(qiáng)差）P，濾餅厚度 L夕卜，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過(guò)濾介質(zhì)的阻力等。過(guò)濾時(shí)濾液流過(guò)濾渣和過(guò)濾介質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程基本上處在層流流動(dòng)范圍內(nèi)，因此，可利用流體通過(guò)固定床壓降的簡(jiǎn)化模型，尋求濾液量與時(shí)間的關(guān)系，可得過(guò)濾速度計(jì)算式：dV dq Siit =二 1）Adr dr “ 八（卩 +匕）+式中：u 過(guò)濾速度，m/s；V 通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的濾液量，m3；A 過(guò)濾面積，m2；T 過(guò)濾時(shí)間，s；q 通過(guò)單位面積過(guò)濾介質(zhì)的濾液量，m3/m2；p 過(guò)濾壓力（表壓） pa ；s 濾渣壓縮性系數(shù)；廠濾液的粘度，Pa.s；r 濾渣比阻，1/

3、m2；C 單位濾液體積的濾渣體積，m3/m3；Ve 過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，m3 ；r 濾渣比阻，m/kg ；C單位濾液體積的濾渣質(zhì)量，kg/m 3。對(duì)于一定的懸浮液，在恒溫和恒壓下過(guò)濾時(shí)，卩、r、C和厶p都恒定，為此令:K (2)w c于是式（1）可改寫(xiě)為：dV _KA1(3)dr2($ + Ve)式中：K過(guò)濾常數(shù)，由物料特性及過(guò)濾壓差所決定，m2 / s將式（3）分離變量積分，整理得：滬+2叱二空+5)即將式（4）的積分極限改為從 0到Ve和從0到t e積分，則:將式（5）和式（6）相加，可得：式中：T e 虛擬過(guò)濾時(shí)間，相當(dāng)于濾岀濾液量Ve所需時(shí)間，So再將式（7）微分，得：2片十匕二圧

4、汩廠： S 將式（8）寫(xiě)成差分形式，則式中： q 每次測(cè)定的單位過(guò)濾面積濾液體積（在實(shí)驗(yàn)中一般等量分配），m3/m2；q 相鄰二個(gè)q值的平均值，m m2。 t 每次測(cè)定的濾液體積q所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，s；以At / q為縱坐標(biāo)，q為橫坐標(biāo)將式(9)標(biāo)繪成一直線，可得該直線的斜率和截距,斜率：截距：則，改變過(guò)濾壓差 P,可測(cè)得不同的 K值，由K的定義式(2)兩邊取對(duì)數(shù)得:lsK = (l-s)l&UpkBCIO)在實(shí)驗(yàn)壓差范圍內(nèi)，若B為常數(shù)，則IgKlg( p)的關(guān)系在直角坐標(biāo)上應(yīng)是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數(shù)s。3實(shí)驗(yàn)裝置與流程本實(shí)驗(yàn)裝置由空壓機(jī)、配料槽、壓力料槽、板框過(guò)濾機(jī)等組成

5、，其流程示意如圖1空氣壓縮機(jī)；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 地溝圖1板框壓濾機(jī)過(guò)濾流程57 gCaCO 3的懸浮液在配料桶內(nèi)配制一定濃度后，利用壓差送入壓力料槽中，用壓縮空氣加以攪拌使CaCO3不致沉降，同時(shí)利用壓縮空氣的壓力將濾漿送入板框壓濾機(jī)過(guò)濾，濾液流入量筒計(jì)量，壓 縮空氣從壓力料槽上排空管中排出。板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度20mm,每個(gè)框過(guò)濾面積0.0177m2,框數(shù)2個(gè)。空氣壓縮機(jī)規(guī)格型號(hào)：風(fēng)量0.06m3/min，最大氣壓 0.8Mpa。4實(shí)驗(yàn)步驟4.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備4.1.1

6、 配料：在配料罐內(nèi)配制含 CaCO3l0%30%（ wt. % ）的水懸浮液，碳酸鈣事先由天平稱(chēng)重，水位高度按標(biāo)尺示意，筒身直徑35mm。配置時(shí)，應(yīng)將配料罐底部閥門(mén)關(guān)閉。4.1.2 攪拌：開(kāi)啟空壓機(jī)，將壓縮空氣通入配料罐（空壓機(jī)的岀口小球閥保持半開(kāi)，進(jìn)入配料罐的兩個(gè)閥門(mén)保持適當(dāng)開(kāi)度），使CaCO 3懸浮液攪拌均勻。攪拌時(shí)，應(yīng)將配料罐的頂蓋合上。4.1.3 設(shè)定壓力：分別打開(kāi)進(jìn)壓力灌的三路閥門(mén)，空壓機(jī)過(guò)來(lái)的壓縮空氣經(jīng)各定值調(diào)節(jié)閥分別設(shè)定為 0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa （岀廠已設(shè)定，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要再調(diào)壓。若欲作0.25MPa以上壓力過(guò)濾，需調(diào)節(jié)壓力罐安全閥）。設(shè)定定值調(diào)節(jié)閥時(shí)，壓力灌

7、泄壓閥可略開(kāi)。4.1.4 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。（注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬(wàn)不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng) 手輪使板框合上，然后再壓緊）。4.1.5 灌清水：向清水罐通入自來(lái)水，液面達(dá)視鏡2/3高度左右。灌清水時(shí)，應(yīng)將安全閥處的泄壓閥打開(kāi)。4.1.6 灌料：在壓力罐泄壓閥打開(kāi)的情況下，打開(kāi)配料罐和壓力罐間的進(jìn)料閥門(mén)，使料漿自動(dòng)由配料桶流入壓力罐至其視鏡1/22/3處，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)。4.2過(guò)濾過(guò)程4.2.1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(yīng)不斷排氣， 但又不能?chē)姖{。4.2.2過(guò)濾：

8、將中間雙面板下通孔切換閥開(kāi)到通孔通路狀態(tài)。打開(kāi)進(jìn)板框前料液進(jìn)口的兩個(gè)閥門(mén)，打開(kāi)出板框后清液出口球閥。此時(shí)，壓力表指示過(guò)濾壓力，清液出口流出濾液。4.2.3 每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開(kāi)始時(shí)刻，每次V取800ml左右。記錄相應(yīng)的過(guò)濾時(shí)間t每個(gè)壓力下，測(cè)量810個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。若欲得到干而厚的濾餅，則應(yīng)每個(gè)壓力下做到?jīng)]有清液流出為止。量筒交換接濾液時(shí)不要流失濾液，等量筒內(nèi)濾 液靜止后讀出 V值。（注意： V約800ml時(shí)替換量筒，這時(shí)量筒內(nèi)濾液量并非正好 800ml。 要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟練雙秒表輪流讀數(shù)的方法。424 個(gè)壓力下的實(shí)驗(yàn)完成后，先打開(kāi)泄壓閥

9、使壓力罐泄壓。卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不要折。 每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)攪拌配料，進(jìn)入下一個(gè)壓力實(shí)驗(yàn)。注意若清水罐水不足，可補(bǔ)充一定水源，補(bǔ)水時(shí)仍應(yīng)打開(kāi)該罐的泄壓閥。4.3清洗過(guò)程4.3.1關(guān)閉板框過(guò)濾的進(jìn)出閥門(mén)。將中間雙面板下通孔切換閥開(kāi)到通孔關(guān)閉狀態(tài)（閥門(mén)手柄與濾板平行為過(guò)濾狀態(tài)，垂直為清洗狀態(tài)）。4.3.2打開(kāi)清洗液進(jìn)入板框的進(jìn)出閥門(mén)（板框前兩個(gè)進(jìn)口閥，板框后一個(gè)出口閥）。此時(shí)， 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(guò)濾速度小很多。4.3.3清洗液流動(dòng)約1min，可觀察混濁變化判斷結(jié)束。一般物料可不進(jìn)行清洗過(guò)程。結(jié)束

10、 清洗過(guò)程，也是關(guān)閉清洗液進(jìn)出板框的閥門(mén)，關(guān)閉定值調(diào)節(jié)閥后進(jìn)氣閥門(mén)。4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)束4.4.1 先關(guān)閉空壓機(jī)出口球閥，關(guān)閉空壓機(jī)電源。4.4.2 打開(kāi)安全閥處泄壓閥，使壓力罐和清水罐泄壓。4.4.3卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不要折。4.4.4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。5數(shù)據(jù)處理5.1濾餅常數(shù)K的求取表一 P=0.1 x 106Pa t i/S Vi/10-6m3 qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)q i/(m3/m2) t i / qi(sm2/m3)A/m 2133.348000.0314960.0157480.00787

11、41058.545242.318000.0314960.0472440.0314961343.343347.566000.0236220.0708660.0590552013.373460.046000.0236220.0944880.0826772541.6930.0254545.54000.0157480.1102360.1023622889.25651.914000.0157480.1259840.118113296.285726.632000.0078740.1338580.1299213382.01828.672000.0078740.1417320.1377953641.090.0

12、50.10.15圖 1 P=0.1 X 106Pa At / qq 曲線252Ki=2/k=2/20334 m /s =9.836 X 10 m /s表二 p=0.2 X 106Pa圖 2 aP=0.2 X 106Pa At / qq 曲線At i/s Vi/10-6m3 qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)q i/(m3/m2)At i/qi(sm2/m3)A/m2115.568000.0314960.0157480.007874494.03230.098000.0314960.0472440.031496955.3575327.536000.0236220.0708660.059055

13、1165.437437.476000.0236220.0944880.0826771586.230.0254527.254000.0157480.1102360.1023621730.375630.224000.0157480.1259840.118111918.97713.942000.0078740.1338580.1299211770.38815.312000.0078740.1417320.1377951944.372-42K2=2/k=2/10722 m /s =1.865 x 10 m /s表3不同壓力下的K值 P/Mpa過(guò)濾常數(shù)K/(m2/s)0.19.836 x 10-50.2

14、1.865 x 10-45.2濾餅壓縮性指數(shù)S的求取表4 p( Mpa過(guò)濾常數(shù)K(m2/s)lg PlgK0.19.836 x 10-5-1-4.00719280.21.865 x 10-4-0.69897-3.7292458圖3 lgKlg P曲線S=1-k=1-0.9233=0.07676實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論6.1板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、過(guò)濾面積大、承受壓強(qiáng)差較高，因此可 用于過(guò)濾細(xì)小顆粒及黏度較高的料漿。缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。6.2操作過(guò)程包括過(guò)濾階段和洗滌階段。6.3在過(guò)濾中，濾餅層才是真正有效的過(guò)濾介質(zhì)，剛開(kāi)始沒(méi)有濾餅層，過(guò)濾效果 不佳，隨著濾餅層的增厚，濾液就變清

15、了。6.4影響過(guò)濾速率的主要因素有：過(guò)濾壓強(qiáng)、過(guò)濾介質(zhì)、過(guò)濾面積。6.5由過(guò)濾壓強(qiáng)提高一倍，K提高到原來(lái)的2倍。qe是由介質(zhì)決定，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。 根據(jù)t e=qe/K知，Te是變?yōu)樵瓉?lái)的1/2。7思考題7.1板框過(guò)濾機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？適用于什么場(chǎng)合？答：板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、過(guò)濾面積大、承受壓強(qiáng)差較高，因此可用于過(guò)濾細(xì) 小顆粒及黏度較高的料漿。缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。7.2板框壓濾機(jī)的操作分哪幾個(gè)階段？答：板框壓濾機(jī)的操作分為分上濾布，攪拌，進(jìn)料，調(diào)節(jié)壓力，過(guò)濾，清洗濾布六個(gè)階段， 操作過(guò)程包括過(guò)濾階段和洗滌階段。7.3為什么過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)渾濁，而過(guò)段時(shí)間后才變