化工原理實(shí)驗(yàn)恒壓過濾

1、浙江科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：化 工 原 理實(shí)驗(yàn)名稱：恒壓過濾常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)學(xué) 院： 生物與化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè) 班：化學(xué)工程與工藝111姓 名：王建福學(xué) 號： 5110420006同組人員：  楊瞇瞇   張濤 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2013 年 11 月 14 日指導(dǎo)教師： 諸 愛 士一、實(shí)驗(yàn)課程名稱：化工原理二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：恒壓過濾常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?.熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法； 2.通過實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證過濾基本原理；3.學(xué)會測定過濾常數(shù)K、qe、e及壓縮性指數(shù)S的方法； 4.了解操作壓力對過濾

2、速率的影響。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測定時(shí)間與濾液量的變化關(guān)系，繪制相關(guān)圖表，求出過濾常數(shù)K及壓縮性指數(shù)S。實(shí)驗(yàn)原理：過濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進(jìn)行，固體顆粒層的厚度不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速率不斷降低。影響過濾速率的主要因素除壓強(qiáng)差、濾餅厚度外，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，在低雷諾數(shù)范圍內(nèi)，過濾速率計(jì)算式為：(1)u：過濾速度，m/sK：康采尼常數(shù)，層流時(shí)，K5.0：床層空隙率，m3/m3：濾液粘度，Pasa：顆粒的比表面積

3、，m2/m3p：過濾的壓強(qiáng)差，PaL：床層厚度，m恒壓過濾時(shí)，令k=1/rv，K=2kp1-s，q=V/A，qe=Ve/A，對(2)式積分得：(q+qe)2=K(+e)(3)K、q、qe三者總稱為過濾常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測定。對（3）式微分得：2(q+qe)dq=Kd (4)用/q代替d/dq，在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測定一系列時(shí)間間隔i，和對應(yīng)的濾液體積Vi，可計(jì)算出一系列i、qi、qi，在直角坐標(biāo)系中繪制/qq的函數(shù)關(guān)系，得一直線，斜率為2/K，截距為2qe/K，可求得K和qe，再根據(jù)e=qe2/K，可得e。改變過濾壓差p，可測得不同的K值，由K的定義式兩邊取對數(shù)得： lgK=(1-S)lg

4、(p)+lg(2k) (5)在實(shí)驗(yàn)壓差范圍內(nèi)，若k為常數(shù)，則lgKlg(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，進(jìn)而確定物料特性常數(shù)k。五、主要儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：圖1 板框壓濾機(jī)過濾流程1-可移動框架 2-閥2 3-止回閥 4-壓力料罐 5-排污閥 6放空閥 7玻璃視鏡 8壓力表9-壓緊手輪 10-板框組 11-板框進(jìn)口壓力表 12-閥12 13-閥13 14-壓力定值調(diào)節(jié)閥15-閥8 16-閥7 17-閥6 18-配料槽 19-出液口 20-指示尺 21-進(jìn)水口 22-閥9 23閥10 24閥11 25閥5 26閥4 27閥3 28閥1 控制柜面

5、板圖如圖2：圖2 控制柜面板圖 1-儀表電源開關(guān) 2-空壓機(jī)電源開關(guān)6-電子天平通訊串口 7-智能儀表通訊串口 8-壓力顯示儀 9-空氣開關(guān)板框壓慮機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度11mm，過濾總面積 0.0471m2?？諝鈮嚎s機(jī)規(guī)格型號：V0.08/8，最大氣壓0.8MPa。六、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟（一）實(shí)驗(yàn)步驟：1. 配制含CaCO335（wt%）的水懸浮液。2. 開啟空壓機(jī)，關(guān)閉閥1、閥4、閥5，打開閥3、閥2，將壓縮空氣通入配料槽，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。 3. 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（注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上，

6、然后再壓緊）。4. 等配料槽料液攪拌均勻后，關(guān)閉閥3，打開閥5及壓力料槽上的排氣閥，使料漿自動由配料桶流入壓力料槽至其視鏡2/3處，關(guān)閉閥2、閥5。5. 打開閥4，通壓縮空氣至壓力料槽，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，但又不能噴漿。6. 調(diào)節(jié)壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調(diào)節(jié)壓力料槽出口處的壓力定值調(diào)節(jié)閥來控制出口壓力恒定，壓力料槽的壓力由壓力表讀出。一般可以用一個(gè)閥調(diào)節(jié)不同的三個(gè)壓力來做實(shí)驗(yàn)，具體壓力根據(jù)操作情況現(xiàn)場決定，一般取2040kPa左右?？紤]各個(gè)壓力值的分布，從低壓過濾開始做實(shí)驗(yàn)較好。打開閥7、閥10及閥12、閥13，開始加壓過濾。7. 放置好電子天平，按下電

7、子天平上的“on”開關(guān)，打開電子天平，將料液桶放置到電子天平上。做好準(zhǔn)備工作，可以開始實(shí)驗(yàn)。8. 手動實(shí)驗(yàn)時(shí)每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開始時(shí)刻，每次V取0.10.2kg左右，濾液量可以由電子天平處讀出。記錄相應(yīng)的過濾時(shí)間及濾液量。每個(gè)壓力下，測量20個(gè)以上讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。關(guān)閉閥12。9. 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)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要在水桶中沖洗濾框、濾板及濾布，濾布不要折，應(yīng)用刷子刷。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)列于表1中,本實(shí)驗(yàn)稱質(zhì)量，再換算成體積。計(jì)算結(jié)果列于表2中。表1 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)p1 40 kPap2 kPap3 kPaM(kg)V（

8、mL）V（mL）（s）M(kg)V（mL）V（mL）（s）M(kg)V（mL）V（mL）（s）0.440040031.350.440040033.000.440040034.80.440040036.170.440040041.550.440040044.480.440040046.62 計(jì)算示例表2 計(jì) 算 結(jié) 果p1 40 kPap2 kPap3 kPaq（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）q（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）q（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）0.0084925693691.46250.0084925690.008492569

9、3885.750.0169851380.0084925694097.70.0254777070.0084925694259.01750.0339702760.0084925694892.51250.0424628450.0084925695237.520.0509554140.0084925695489.5050.059447983八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析繪制不同壓力情況下的關(guān)系線，求出K及s。表3 不同壓力下的K值p（kPa）過濾常數(shù)K（m2/s）壓縮性指數(shù)s=Y=37396x+3237.3斜率2/K=37396, 所以K=2/37396=5.3482*(10-5)(2/K)*qe=3237.3,

10、 所以qe=3237.3/37396=0.086568九、討論、心得思考題1當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同樣的過濾液，過濾時(shí)間是否縮短一半？2為什么過濾開始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)混濁，過段時(shí)間后才變清？答：1、1）當(dāng)操作壓強(qiáng)增加一倍，K值也增加一倍。因?yàn)镵=2KP(1-S),對于不可壓縮濾餅，S=0，而k與P無關(guān)，故當(dāng)P增加一倍，K值也增加一倍。 2）而要得到同樣的過濾液，過濾時(shí)間不是縮短一半。由u和P的關(guān)系式可知，隨著P增加一倍，表面上過濾速率也增加一倍，實(shí)際上隨著過濾的進(jìn)行，濾餅層逐漸增厚，過濾阻力逐漸增加，過濾速率會逐漸減小，因此u與P不呈嚴(yán)格的線性關(guān)系。 2、在過濾中，主要靠濾餅層。剛開始濾餅層還未形成，大顆粒易通過空隙較大的濾布流入濾液，造成濾液混濁，隨著濾餅層的增厚，濾液逐漸變清。心得 這次實(shí)驗(yàn)我覺得我還是非常的認(rèn)真的，實(shí)驗(yàn)前很認(rèn)真的預(yù)習(xí)了本次的實(shí)驗(yàn)，但看的云里霧里的。做實(shí)驗(yàn)前，老師給我們詳細(xì)的講解了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程及一些注意事項(xiàng)，并且告訴我們做實(shí)驗(yàn)要知道自己要做什么,做的每個(gè)步驟要知道為什么。實(shí)驗(yàn)過程中我們組的3個(gè)成員都非常的認(rèn)真，我們進(jìn)行分工，一個(gè)成員時(shí)刻注意壓力的讀數(shù)變化，保證其在一定允許范圍內(nèi)，另