板框過濾實(shí)驗(yàn)

1、板框過濾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)1.熟悉板框過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作方法；2.測(cè)定在恒壓過濾操作時(shí)的過濾常數(shù)；3.掌握過濾問題的簡(jiǎn)化工程處理方法。二、基本原理過濾是利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（濾布和濾渣），使懸浮液中的固、液得到分離的單元操作。過濾操作本質(zhì)上是流體通過固體顆粒床層的流動(dòng)，所不同的是，該固體顆粒床層的厚度隨著過濾過程的進(jìn)行不斷增加。過濾操作可分為恒壓過濾和恒速過濾。當(dāng)恒壓操作時(shí)，過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓差維持不變，則單位時(shí)間通過過濾介質(zhì)的濾液量會(huì)不斷下降；當(dāng)恒速操作時(shí)，即保持過濾速度不變。過濾速率基本方程的一般形式為：式中： V時(shí)間內(nèi)的濾液量，m3；Ve過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，它是

2、形成相當(dāng)于濾布阻力的一層濾渣所得的濾液體積，m3；A過濾面積，m2；P過濾的壓力降，Pa；濾液粘度，Pa·s；v濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比，無因次；r單位壓差下濾餅的比阻，1/ m2；s濾餅的壓縮指數(shù)，無因次。一般情況下，s=01，對(duì)于不可壓縮的濾餅，s=0。恒壓過濾時(shí)，對(duì)上式積分可得：式中： q單位過濾面積的濾液量，q=V/A，m3/ m2； qe單位過濾面積的虛擬濾液量，m3/ m2； K過濾常數(shù)，即，m2/s。對(duì)上式微分可得：該式表明d/dqq為直線，其斜率為2/K，截距為2qe /K，為便于測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算速率常數(shù)，可用/q替代d/dq，則上式可寫成：將/q對(duì)q標(biāo)繪（q取各時(shí)間間

3、隔內(nèi)的平均值），在正常情況下，各點(diǎn)均應(yīng)在同一直線上，直線的斜率為2/K=a/b，截距為2qe/K=c，由此可求出K和qe。三、裝置和流程實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，分別可進(jìn)行過濾、洗滌和吹干三項(xiàng)操作。圖1 板框過濾實(shí)驗(yàn)流程圖1 壓縮機(jī) 2 配料釜 3 供料泵 4 圓形板框過濾機(jī) 5 壓力控制閥 6 旁路閥碳酸鈣懸浮液在配料釜內(nèi)配置，攪拌均勻后，用供料泵送至板框過濾機(jī)進(jìn)行過濾，濾液流入計(jì)量筒，碳酸鈣則在濾布上形成濾餅。為調(diào)節(jié)不同操作壓力，管路上還裝有旁路閥。板框過濾機(jī)的板框結(jié)構(gòu)如圖2所示，濾板厚度為12mm，每個(gè)濾板的面積（雙面）為0.0216m2。本實(shí)驗(yàn)引入了計(jì)算機(jī)在線數(shù)據(jù)采集和控制技術(shù)，加快了數(shù)據(jù)記

4、錄和處理速度。圖2 板框結(jié)構(gòu)示意圖四、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)排好板和框的位置和次序，裝好濾布，不同的板和框用橡膠墊隔開，然后壓緊板框。1、清水實(shí)驗(yàn)將濾機(jī)上的進(jìn)出口閥按需要打開或關(guān)閉，用清水實(shí)驗(yàn)（是否漏，哪些地方漏，漏的地方是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果）并以清水練習(xí)計(jì)量及調(diào)節(jié)壓力的操作；用清水實(shí)驗(yàn)時(shí)，因過濾介質(zhì)的阻力不變，屬恒壓恒速過程；用清水實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)作圖可得一條平行于橫軸的直線，由此可準(zhǔn)確地求出過濾方程微分式的截距，準(zhǔn)確地求出qe 。需要指出，濾布的洗凈程度對(duì)截距值影響很大，因此，濾布必須用潔凈的清水充分洗凈，并要鋪平，孔要對(duì)正，選用壓力與過濾時(shí)壓力相同。2、過濾實(shí)驗(yàn)懸浮液的配制：濃度為35%（重量）較為適宜，配

5、制好開動(dòng)壓縮機(jī)將其送入貯漿罐中，使濾液均勻攪拌；濾布應(yīng)先濕透，濾布孔要對(duì)準(zhǔn)，表面服貼平展無皺紋，否則會(huì)漏；裝好濾布，排好板框，然后壓緊板框；檢查閥門，應(yīng)注意將懸浮液進(jìn)過濾機(jī)的進(jìn)口旋塞先關(guān)閉；啟動(dòng)后打開懸浮液的進(jìn)口閥，將壓力調(diào)至指定的工作壓力；濾液由接受器收集，并用電子天平計(jì)量；待濾渣裝滿框時(shí)即可停止過濾。3、測(cè)定洗滌速率若需測(cè)定洗滌速率和過濾最終速率的關(guān)系，則可通入洗滌水（記住要將旁路閥關(guān)閉），并記錄洗滌水量和時(shí)間；若需吹干濾餅，則通入壓縮空氣。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，停止空氣壓縮機(jī)，關(guān)閉供料泵，拆開過濾機(jī)，取出濾餅，并將濾布洗凈。如長(zhǎng)期停機(jī)，則可在配料釜攪拌及供料泵起動(dòng)情況下，打開放凈閥，將剩余漿料排除

6、，并通入部分清水，清洗釜、供料泵及管道。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例動(dòng)態(tài)過濾一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)1、 熟悉燭芯動(dòng)態(tài)過濾器的結(jié)構(gòu)與操作方法；2、 測(cè)定不同壓差、流速及懸浮液濃度對(duì)過濾速率的影響。3、二、基本原理傳統(tǒng)過濾中，濾餅不受攪動(dòng)并不斷增厚，固體顆粒連同懸浮液都以過濾介質(zhì)為其流動(dòng)終端，垂直流向操作，故又稱終端過濾。這種過濾的主要阻力來自濾餅，為了保持過濾初始階段的高過濾速率，可采用諸如機(jī)械的、水力的或電場(chǎng)的人為干擾限制濾餅增長(zhǎng)，這種有別于傳統(tǒng)的過濾稱為動(dòng)態(tài)過濾。本動(dòng)態(tài)過濾實(shí)驗(yàn)是借助一個(gè)流速較高的主體流動(dòng)平行流過過濾介質(zhì)，抑止濾餅層的增長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高過濾速率。動(dòng)態(tài)過濾特別適用于下列情況：1、將分批過濾

7、操作改為動(dòng)態(tài)過濾，這樣，不僅操作可連續(xù)化，同時(shí)，最終漿料的固含量可提高；2、難以過濾的物料，如可壓縮性較大、分散性較高或稍許形成濾餅即形成很大過濾阻力的漿料及漿料粘度大的假塑性物料（流動(dòng)狀態(tài)下粘度會(huì)降低）等；3、在操作極限濃度內(nèi)濾渣呈流動(dòng)狀態(tài)流出，省去卸料裝置帶來的問題；4、洗滌效率要求高的場(chǎng)合。三、裝置和流程 實(shí)驗(yàn)流程如圖11所示：圖11 動(dòng)態(tài)過濾實(shí)驗(yàn)流程1、壓縮機(jī) 2、磁力泵 3、原料罐 4、小儲(chǔ)罐 5、旋渦泵 6、電子天平 7、燒杯 8、燭芯過濾器 9、進(jìn)料調(diào)節(jié)閥 10、孔板流量計(jì) 11、旁路閥 12、電磁閥 碳酸鈣懸浮液在原料罐中配制，攪拌均勻后，用旋渦泵送至燭芯過濾器過濾。濾液由接受

8、器收集，并用電子天平計(jì)量后，再倒入小儲(chǔ)罐，并用磁力泵送回原料罐，以保持漿料濃度不變。漿料的流量和壓力靠閥9、10和電磁閥12來調(diào)節(jié)和控制，并用孔板流量計(jì)10計(jì)量。本實(shí)驗(yàn)燭芯過濾器內(nèi)管采用不銹鋼燒結(jié)微孔過濾棒作為過濾元件，其外徑為25mm，長(zhǎng)300mm ，微孔平均孔徑為10m 。外管為40×2.5mm不銹鋼管。四、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)1、 懸浮液固體含量以15%；壓力以310kPa；流速以0.52.5m/s為宜。2、做正式實(shí)驗(yàn)前，建議先做出動(dòng)態(tài)過濾速度趨勢(shì)圖（即濾液量與過濾時(shí)間的關(guān)系圖），找到“擬穩(wěn)態(tài)階段”的起始時(shí)間，然后再開始測(cè)取數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的正確。3、每做完一輪數(shù)據(jù)（一般56點(diǎn)即可），可用壓縮空氣（由燭芯過濾器頂部進(jìn)入）吹掃濾餅，并啟動(dòng)旋渦泵，用漿料將濾餅送返原料罐，再配制高濃度漿料后，開始下一輪實(shí)驗(yàn)。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，如長(zhǎng)期停機(jī)，則可在原料罐、攪拌罐及旋渦泵工作情況下