恒压过滤常数测定实验(1).doc

序号：15

化工原理实验报告

一、实验目的
熟悉板框压滤机的构造和操作方法；
通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；
学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数S的方法；
了解操作压力对过滤速率的影响；
学会有关测量与控制仪表的方法。
基本原理
实验原理：过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。
影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为：
(1)
由此可以导出过滤基本方程式：
(2)
恒压过滤时，令k=1/μr’v，K=2k△p1-s，q=V/A，qe=Ve/A，对(2)式积分得：
(q+qe)2=K(τ+τe) (3)
K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。
对（3）式微分得： 2(q+qe)dq=Kdτ

(4)
用△τ/△q代替dτ/dq，用代替q。在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔△τi，和对应的滤液质量△M（除水的密度换算成体积△Vi），可计算出一系列△τi、△qi、i，在直角坐标系中绘制△τ/△q～的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2qe/K，可求得K和qe，再根据τe=qe2/K，可得τe。
改变过滤压差△p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得：
lgK=(1-S)lg(△p)+lg(B) (5)
在实验压差范围内，若B为常数，则lgK～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S。
实验装置流程

实验步骤及注意事项
开启电源开关。关闭所有手动阀门。
料液搅拌：开启空压机，打开阀3、缓慢微开阀4，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。（缓慢微开的目的，是为了防止气体速度太快而冲料）
3、安装过滤系统：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿。滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。
4、重力灌料：等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀2，在压力槽排球阀16打开的情况下，打开阀4、阀6，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜1/2~1/3处，关闭阀4、阀6。
5、压力料槽搅料：通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌，压力料槽的排气阀要不断缓缓排气。至混浊时停止。
6、压力料槽稳压：打开1#气路，打开阀2、阀5、阀7、阀10、阀12、阀14，开始试验。
7、开启过滤段阀门，开始计时：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。每20秒记录一次V变化量。测量8~10个读数即可停止实验。
8、切换气路，压力稳定后重复过滤实验。
9、料液压回：实验完关闭阀2、阀4，打开阀4、阀6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶。
10、清洗滤布：打开板框，观察滤饼的形状。用过滤出来的清水洗涤滤布，将水倒回料液槽供下次实验用。
11、关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。
原始实验数据（附页）
低压（0.15MPa）中压（0.21MPa）高压（0.24MPa）时间t/s滤液质量m/kg时间t/s滤液质量m/kg时间t/s滤液质量m/kg00.95400.68700.491201.418201.072200.743401.823401.419400.984602.197601.732601.215802.542802.019801.4371002.8601002.2961001.6411203.1541202.5601201.8481403.4351402.8061402.0401603.7021603.0401602.223
数据处理
q=Ve/A=m/(A)
=1000kg/m3,A为滤饼面积，A=0.11*0.11*2=0.0242m2

低压（0.15MPa）中压（0.21MPa）高压（0.24MPa）qm3/m2q
m3/m2/q
sm2/m3q
m3/m2q
m3/m2/q
sm3/m2q
m3/m2q
m3/m2/q
sm3/m20.019170.019171043.1030.000000.015911257.1430.010410.010411920.6350.035910.016741195.0620.015910.014341394.8130.020370.009962008.2990.051360.015451294.1180.030250.012931546.3260.0