化工原理 實(shí)驗(yàn)講義實(shí)驗(yàn)3 過濾實(shí)驗(yàn)(修改)

實(shí)驗(yàn)3過濾實(shí)驗(yàn)一﹑實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私膺^濾機(jī)的構(gòu)造﹑流程﹑操作原理，掌握過濾的操作方法；測定恒壓過濾時(shí)的過濾常數(shù)K，qe，s；測定洗滌速率并驗(yàn)證最終速率和洗滌速率的關(guān)系。二﹑基本原理在恒壓過濾時(shí)，其過濾速率方程式為：(3-1)將上述方程積分可得： (3-1a)或(3-1b)式中：V—τ時(shí)間內(nèi)的濾液體積，m3，由計(jì)量筒測定；Ve—虛擬的濾液體積，它是形成相當(dāng)于濾布阻力的一層濾渣時(shí)，應(yīng)得到的濾液體積，m3；A—過濾面積，m2，現(xiàn)場測定；K—過濾常數(shù)，m2/s；τ—過濾時(shí)間，s，由秒表測定；q=V/A，即單位過濾面積的濾液體積，m3/m2；qe=Ve/A，即單位過濾面積的虛擬濾液體積，m3/m2。由(3-1b)有：(3-2)式(3-2)表明與q成直線關(guān)系，其斜率為，截距為。如果在恒壓過濾前的τ1時(shí)間內(nèi)已通過了q1的濾液量，則在τ1至τ和q1至q的范圍內(nèi)將3-1積分，得到：(3-3)將上式兩邊同時(shí)除以，則(3-3)改寫為（3-4）式(3-4)表明與（q+q1）成直線關(guān)系，其斜率為，截距為。如果濾餅是可以壓縮的，則可在實(shí)驗(yàn)中改變過濾壓力（差），測得不同K值，由K的定義式，兩邊取對數(shù)有：（3-5）將K與Δp在雙對數(shù)坐標(biāo)上繪圖的一直線，直線的斜率為(1-s)，由此可得濾餅的壓縮指數(shù)s，進(jìn)而可求濾餅的比阻。三﹑裝置與流程1.板框過濾裝置(Ⅰ)本實(shí)驗(yàn)裝置由調(diào)料桶、貯漿罐、板框過濾機(jī)、量筒等幾部分組成，其流程如圖3.5所示。將懸浮在調(diào)料筒內(nèi)調(diào)勻后，放入貯漿罐2內(nèi)，由壓縮空氣將料液壓入過濾機(jī)3中，濾液排出量用量筒進(jìn)行計(jì)量，洗滌濾餅時(shí)用壓縮空氣將貯水桶5中的水壓入過濾機(jī)進(jìn)行洗滌。操作壓力由壓力定值器控制。圖3.5板框過濾實(shí)驗(yàn)裝置1—調(diào)料桶；2—貯漿罐；3—過濾器；4—濾液計(jì)量筒；5—貯水桶；6,7—壓縮空氣進(jìn)口閥；8—濾漿進(jìn)口閥；9—洗水進(jìn)口閥；10—濾液出口閥；11—壓力表2.臥式圓形過濾裝置(Ⅱ)臥式圓形過濾裝置由圓形過濾器、貯漿罐、泵、量筒等組成，其流程如圖3.6所示。圖3.6臥式圓形過濾裝置1—貯漿罐；2—循環(huán)泵；3—過濾器；4—濾液計(jì)量筒；5—加料口；6—循環(huán)閥；7—過濾閥；8—壓力表；9—排污閥將配好的料漿倒入貯漿罐內(nèi)，由泵將料漿送入過濾器中，濾液排出量用量筒進(jìn)行計(jì)量。四、操作步驟1. 裝置(I)(1) 熟悉過濾實(shí)驗(yàn)的裝置與流程，檢查各閥門的啟閉是否正確，然后用碳酸鎂和水配成濾漿，其濃度在5%(質(zhì)量百分率)左右。(2) 安裝時(shí)先濕透濾布，再將濕濾布覆以濾框的兩側(cè)，濾布孔要對準(zhǔn)濾機(jī)孔道，表面要拉平整，不起皺紋；板和框按板框的鎦數(shù)以1-2-3-2-1······的順序排列，最后用壓緊螺桿壓緊板和框。(3) 將濾漿導(dǎo)入貯漿罐，開動攪拌機(jī)，使濾漿濃度均勻。(4) 啟動壓縮機(jī)，待壓縮機(jī)運(yùn)行正常后，調(diào)節(jié)空氣減壓閥，一般減壓閥的壓力控制在0.1MPa，并保持壓力穩(wěn)定，使系統(tǒng)在此壓力下進(jìn)行恒壓過濾。(5) 當(dāng)壓力恒定，開啟閥門8和10，開始過濾。當(dāng)有濾液流出時(shí)即開始記錄時(shí)間，連續(xù)計(jì)量一定濾液量所需時(shí)間。記錄數(shù)據(jù)之前，要根據(jù)過濾面積A與量筒體積大小，選定一個(gè)合適的ΔV值，一般每收集100mL濾液記一次時(shí)間，啟動秒表的同時(shí)，記下量筒中濾液的體積。當(dāng)量筒中濾液體積每增加一個(gè)ΔV值時(shí)，記下秒表的時(shí)間，重復(fù)操作。(6) 當(dāng)濾液一滴一滴緩慢流出時(shí)，表示濾渣已充滿框，過濾階段可告結(jié)束。(7) 如在不同的恒定壓力下進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，其濾漿濃度大體上維持不變，并重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)。(8) 若需測定洗滌速度，可在過濾終了時(shí)通入洗滌水，并記錄洗滌水量和時(shí)間，即可算出洗滌速度。(9)過濾結(jié)束后，將濾餅倒回配料桶后，清洗過濾器。2. 裝置(Ⅱ)(1) 將MgCO3粉末配成濾漿，其量約占貯漿罐2/3，配制濃度為5%左右；(2) 按正確的順序安裝好過濾器；(3) 開供料閥，通過循環(huán)管路攪拌一段時(shí)間，約15分鐘后停泵；(4) 貯漿罐里壓力控制在0.1MPa；(5) 用壓縮空氣將料漿壓向過濾器過濾，過濾開始不是恒壓操作。采用二只秒表交替記時(shí)，記下時(shí)間和濾液量，并確定恒壓開始時(shí)間和相應(yīng)濾液量q；(6) 當(dāng)濾液濾液一滴一滴緩慢流出時(shí)，表示濾渣已充滿率框，過濾階段可告結(jié)束；(7) 過濾結(jié)束后，將濾餅倒回配料桶后，清洗過濾器.五、實(shí)驗(yàn)記錄與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄和處理如表3-1所示.表3-1過濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表過濾面積：m2濾漿MgCO3的質(zhì)量分率：%序號原始數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)時(shí)間τ(s)濾液量V(m3)q/(m3.m-2)(s.m-1)（q+q1）(m3.m-2)(s.m-1)12345678

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告按正規(guī)要求的格式書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，書寫本實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：(1) 以累計(jì)濾液量q和時(shí)間τ作圖；(2) 以τ/q對q作圖求出K、qe，或以(τ-τ1)/(q-q1)對(q+q1)作圖求出K、qe，并寫出完整的過濾方程式；(3) 求出洗滌速度，并和最終過濾速率比較。七、思考題1為什么過濾開始時(shí)濾液常常有些混濁，待過濾一段時(shí)