板框过滤实验.doc

化工原理实验
实验名称：板框过滤实验、动态过滤实验
实验目的：
熟悉板框过滤机的结构和操作方法。
测定恒压过滤操作时的过滤常数。
掌握过滤问题的简化工程处理方法。
熟悉烛心动态过滤器的结构与操作方法。
测定不同压差、流速及悬浮液浓度对过滤速率的影响。
实验原理：
板框过滤实验
过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固体、液体得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体床层的流动，所不同的是，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压过滤操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速率不变。
过滤速率基本方程的一般形式为

式中，
V——时间内的滤液量，
——过滤介质的当量滤液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤渣所得的滤液体积，
A——过滤面积，
——过滤的压降，
——滤液黏度，
v——滤饼体积与相应滤液体积之比，无量纲。
——单位压差下滤饼的比阻，
s——滤饼的压缩指数，无量纲。一般情况下，s=0~1，对于不可压缩滤饼，s=0。
恒压过滤时，对上式积分可得

式中
q——单位过滤面积的滤液量，
——单位过滤面积的虚拟滤液量，
K——过滤常数，
——过滤介质获得滤液体积所需时间
——过滤介质获得单位滤液体积所需时间
对上式微分可得
该式表明~q为直线，其斜率为2/K，截距为，为了便于测定数据计算速率常数，可用代替，则式可写成
将对q标绘，在正常情况下，各点均应在同一直线上，~q对应关系图为一条直线如下：直线斜率为2/K=a/b，截距为=c。
c
b
a

二、动态过滤
传统过滤中，滤饼不受搅动并不断增厚，固体颗粒连同悬浮液都以过滤介质为其流动终端，垂直流向操作，故又称为终端过滤。这种过滤的主要阻力来自滤饼，为了保持过滤初始阶段的高过滤速率，可采用诸如机械的、水力的或电场的人为干扰限制滤饼增长，这种有别与传统的过滤速率，称为动态过滤。
本动态过滤实验是借助一个流速较高的主体流动平行流过过滤介质，抑制滤饼层的增长，从而实现稳定的高过滤速率。
装置和流程：
板框过滤实验设备流程图如下：

图1板框过滤实验流程图
1压缩机2配料釜3供料泵4圆形板框过滤机5压力控制阀6旁路阀

碳酸钙悬浮液在配料釜内配置，搅拌均匀后，用供料泵送至板框过滤机进行过滤，滤液流入计量筒，碳酸钙则在滤布上形成滤饼。为调节不同操作压力，管路上还装有旁路阀。
板框过滤机厚度为12mm，每个滤板的面积（双面）为0.0216m2。

2、动态过滤实验设备及流程：

碳酸钙悬浮液在原料罐中配置，搅拌均匀后，用旋涡泵送至烛芯过滤器过滤。滤液由接受器收集，并用电子天平计量后，再倒入小储罐，并用磁力泵送回原料罐，以保持浆料浓度不变。浆料的流量和压力通过进料调节阀和电磁阀调节和控制，并用孔板流量计计量。
本实验烛芯过滤器内管采用不锈钢烧结微孔过滤棒作为过滤元件，其外径为25mm，长300mm，微孔平均孔径为0.01mm。外管为Φ（40×2.5）mm不锈钢管。

实验步骤：
板框过滤实验
按要求排好板和框的位置和次序，装好滤布，不同的板和框用橡胶垫隔开，然后压紧板框。装滤布前将滤布浸湿。
进行清水试验。将滤机上的进、出口阀按需要打开或关闭，用清水实验检查设备是否会漏，并以清水练习计量及调节压力的操作。通过计算机采集数据，作出一条平行于横轴的直线，由此得到qe。
过滤实验。打开管线最低部的旋塞，放出管内积水，启动后打开悬浮液的进口阀，将压力调至指定的工作压力；安排一个同学在电子称量器负责换装滤液，一位同学在电脑前操作数据采集软件以获得实验数据。前三组数据每隔10s采集一次，以后每加一组时间递增10s。采集10组数据即可。
实验结束，关闭入口阀，清洗板框、滤布等。

二、动态实验
1、将管路通道换接如动态实验管路中，调节操作压力，待滤液稳定流出时，开始采集数据，采集数据方法如板框过滤实验，不同的就是每隔1min中采集一次。注意换液与采集数据的同学的通信方式。
实验数据处理：
板框过滤实验数据处理：在试验过程中，将滤液近似取为清水，故求滤液量时直接由水的各物性求得。
（1）、水的密度：
（2）、水的体积V：
（3）、单位面积滤液量q：
（4）、

所求的各数据如下表：
原料温度9.110.39.599.78.79.99.59.49.6板框滤压kPa230229229230231230231229229229搅拌釜压kPa0000000000产品质量mg146.2131.1127.1155.9216.6296.1347409.6477.2537.8时间ts10.810.410.220.430.740.550.5