板框壓濾機過濾常數(shù)的測定

浙江科技學院實驗報告課程名稱：化工原理學院：生物與化學工程學院專業(yè)班：化工專升本111姓名：許弘學號：3110422012同組人員：周夢娜張益凱張峰實驗時間：2012年2月27日指導教師：諸愛士．實驗課程名稱化工原理

二．實驗項目名稱恒壓過濾常數(shù)測定實驗三．實驗目的和要求熟悉板框壓濾機的構(gòu)造和操作方法;通過恒壓過濾實驗,驗證過濾基本原理;學會測定過濾常數(shù)K、q、t及壓縮性指數(shù)S的方法；ee了解操作壓力對過濾速率的影響.四．實驗內(nèi)容和原理實驗內(nèi)容：測定時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。實驗原理：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，從而實現(xiàn)固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進行，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)，過濾速率計算式為：1 81 83 Apu二K'a2(1-8)2pLu：過濾速度，u：過濾速度，m/s￡：床層空隙率，m3/m3a：顆粒的比表面積，m2/m3L：床層厚度，m由此可以導出過濾基本方程式：dV A2Ap1-sK：康采尼常數(shù)，層流時，K'=5.0p：濾液粘度，Pas△p：過濾的壓強差，PadT pr'v(V+Ve)m3m3m2l/m2,r=5.0a2(l—￡”/￡T:Ve：V：過濾體積，A：過濾面積，r：濾餅比阻，V：濾餅體積與相應濾液體積之比，無因次過濾時間，s虛擬濾液體積，m3r'：單位壓強下的比阻，1/m2,r=r'△psS：濾餅壓縮性指數(shù)，無因次，一般S=0?1,恒壓過濾時，令k=1/pr'v，K=2kApi-s,(q+qe)2=K(T+Te)K、q、qe三者總稱為過濾常數(shù)，由實驗測定。e對(3)式微分得： 2(q+q)dq二KdTedT2 2卜—=—q+—qedqK Ke對不可壓縮濾餅，S=oq=V/A，q=Ve/A，對(2)式積分得：(3)(4)用At/△q代替dT/dq，在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測定一系列時間間隔At，和對應的濾液體積少，ii可計算出一系列At>^q>q，在直角坐標系中繪制At/△□?q的函數(shù)關(guān)系，得一直線，斜率為2/K，截距為2q/K，i ii e可求得K和q,再根據(jù)T=q2/K，可得T。e ee 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(Ap)+lg(2k) (5)在實驗壓差范圍內(nèi)，若k為常數(shù)，則lgK?lg(Ap)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,進而確定物料特性常數(shù)k。五．主要儀器設(shè)備(含流程簡圖及主要儀器)實驗裝置如圖1-1所示：2120 19IS1716151斗爲121110 9 88—壓力表9-8—壓力表9-壓緊手輪16-閥7 17-閥618-1-可移動框架2-閥23-止10-板框組11-板框進口壓力表曙閥濾機過濾流程5-排污閥6L放空閥7—玻璃視鏡1駐閥13 14-壓力定值調(diào)節(jié)閥15-閥8配料槽19-出液口20-指示尺21-進水口22-閥923—閥1024—閥1125—閥526—閥427—閥328—閥1控制柜面板圖如圖1-2：圖1-2控制柜面板圖1-儀表電源開關(guān)2-空壓機電源開關(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)CaCO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，用壓縮空氣攪拌，同時利用壓縮空氣將濾漿送入板框壓濾機過濾，濾液流入量筒計量，壓縮空氣從壓力料槽排空管排出。板框壓慮機的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度11mm，過濾總面積0.0471m2。空氣壓縮機規(guī)格型號：V—0.08/8，最大氣壓0.8Mpa。六．操作方法與實驗步驟（一）實驗步驟：配制含CaC033%?5%（wt%）的水懸浮液。開啟空壓機,，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。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，千萬不要把手指壓傷,先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上,然后再壓緊）。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。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不斷排氣,但又不能噴漿。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。壓力定值閥已調(diào)好，從左到右分別為1#壓力：O.IMPa；2#壓力：0.2MPa；3#壓力：0.3MPa。考慮各個壓力值的分布，從低壓過濾開始做實驗較好。放置好電子天平，按下電子天平上的“on”開關(guān)，打開電子天平，將料液桶放置到電子天平上。打開并運行電腦上的“恒壓過濾測定實驗軟件”,進入實驗界面,做好準備工作,可以開始實驗。&做O.IMPa壓力實驗：打開閥6、閥9及閥12、閥13，開始加壓過濾。做0.2MPa壓力實驗：打開閥7、閥10及閥12、閥13，開始加壓過濾。做0.3MPa壓力實驗：打開閥8、閥11及閥12、閥13，開始加壓過濾。一般可以用一個閥調(diào)節(jié)不同的三個壓力來做實驗，具體壓力根據(jù)操作情況現(xiàn)場決定。手動實驗時每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次少取0.5~1kg左右，濾液量可以由電子天平處讀出。記錄相應的過濾時間At及濾液量。每個壓力下，測量8?10個讀數(shù)即可停止實驗。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)，實驗結(jié)束后要沖洗濾框、濾板及濾布不要折，應用刷子刷。（二）注意事項：1．在夾緊濾布時，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上，然后再壓緊2．濾餅及濾液循環(huán)下次實驗可繼續(xù)使用。七．實驗數(shù)據(jù)記錄和處理實驗原始數(shù)據(jù)列于表1-1中,本實驗稱質(zhì)量，再換算成體積。計算結(jié)果列于表1-2中。

表1-1實驗數(shù)據(jù)△p= 38.8kPaM(kg)' AV(mL)△t(s)0.220028.40.220029.70.220030.50.220031.10.220032.20.220033.10.220033.70.220034.8△q=AV/A dT/dq=^T/△計算示例：

△q=AV/A=200/47100=0.00425dT/dq=^T/△q=28.4/0.00425=6682.35表1-2計算結(jié)果△p=38.8kPa△q血/12)△r/如(sm/i5)q0.004256682.350.004250.008496988.240.008490.012747176.470.012740.016997317.650.016990.021237576.470.021230.025487788.240.025480.029727929.410.029720.033978188.240.03397八．實驗結(jié)果與分析繪制不同壓力情況下的關(guān)系線，求出K及s。斜率為2/K,截距為2q/Kk=4.11*10(5)k=4.11*10(5)qe=0.13412/K=486222qe/K=6526.8表1-3不同壓力下的K值△p(kPa)過濾常數(shù)K(m2/s)38.84.11*10(5)九．討論、心得思考題1?當你在某一恒壓下所測得的k、qT值后，若將過濾壓強提高一倍，問上述三個值將有e、e何變化?由K=2k（Ap）1-s，得：過濾壓強提高一倍，K提高到原來的2（i-s）倍。qe是由介質(zhì)決定，與壓強無關(guān)。根據(jù)T=qee/K知，T是變?yōu)樵瓉淼?/2。qe和T是反映過濾介質(zhì)阻力大小的常數(shù)，為常數(shù)（本實驗默認濾餅不可壓縮，S=0）ee影響過濾速率的主要因素有哪些？答：主要因素有：過濾壓強、過濾介質(zhì)、過濾面積。為什么過濾開始時，濾液常常有點渾濁，而過段時間后才變清？開始過濾時，濾餅還未形成，空隙較大的濾布使較小的顆粒得以漏過，濾餅形成后且形成較密的濾餅，使顆粒不易通過。心得這是我這學期做的第一個實驗，實驗之前預習了，但是憑書本的理論知識我不并不怎么理解，看完了就又忘了。后來上課的時候老師給我們講解了實驗內(nèi)容并示范了實驗操作流程給我們看，讓自己本來很多不明白的地方都弄明白了。實驗對于我們來說，書本知識始終還是死的，要回實際操作，活學活用才是真理。本實驗的目的是通過恒壓過濾實驗驗證過濾基本原理。在恒壓過濾中，隨著過濾的進行，雖然其壓差不變，但是過濾的濾渣積壓壓縮成濾餅，隨著濾餅的增厚，濾液通過的濾餅的阻力增大，實際提供給濾液的壓差減少，濾液越來越難以通過濾餅導致濾液越