实验五 板框压滤机过滤常数的测定.docx

实验五板框压滤机过滤常数的测定
一、实验目的
了解板框过滤机的结构，掌握其操作方法；
熟悉板框压滤机的构造和操作；
掌握过滤常数（K、qe、τe）的测定方法；
验证洗水速率与过滤速率的关系。
二、实验装置
本试验所用板框过滤机的整套装置由调浆桶、清水桶、压缩空气系统、板框过滤机和贮液量筒组成。在调浆桶内配制一定浓度的碳酸镁（MgCO3）悬浮液，用压缩空气将悬浮液送入板框过滤机进行过滤，调节阀门开度以维持恒压过滤时所需要的恒定压力，滤液流入贮液量筒计量，洗涤水同样用压缩空气从洗水桶送至板框压滤机进行洗涤，洗涤水也用也用贮液量筒计量其液量。实验完毕拆卸板框压滤机，将板框压滤机内的滤渣放回调浆桶。实验装置如图1示。
密封搅拌釜
注意板、框的组装次序
洗水贮罐

图1（a）过滤实验装置流程图

三、实验原理
过滤是以某种多控物质作为介质来处理悬浮乳液的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来，从而实现固液分离，因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒通过床层的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，起过滤速率不断降低。
影响过滤速度的主要因素除压强差△p，滤饼厚度L外，还有滤饼和悬浮页液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，故以应用流体力学的方法处理。
比较过滤过程与流体经过流动床的流动可知：过滤速度即为流体通过固定床的表现速度u。同时，流体细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动是层流雷诺数范围，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，应用层流时泊肃叶公式不难推导出过滤基本方程式：
（1）
式中，V——滤液体积，m
τ——过滤时间，s
A——过滤面积，0.191m2
S——滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下S=0～1，对不可压缩滤饼S=0
R——滤饼比阻，1/m,r=
——单位压差下的比阻，1/m,r=r
V——滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次。
Ve——虚拟滤液体积，
恒压过滤时，令,,,对（1）式积分可得
（2）
式中，q——单位过滤面积的滤液体积，q=V/A，
qe——单位过滤面积的虚拟滤液体积，q=Ve/A，，
τe——虚拟过滤时间，s
K——滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定，
K，qe，τe三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道K，qe，τe，它们只有通过实验才能确定。
对（2）式微分可得
（3）
（4）
该式表明以dτ/dq为纵坐标，以q为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K，截距为2qe/K。在实验测定中，为便于计算，微分可用差分替代，把（4）式改写成：
（5）
在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔Δτ及对应的滤液体积V，由此算出一系列在直角坐标系中的Δτ/Δq和q，绘制出函数关系，得一直线。根据直线的斜率和截距便可求出K和qe。
四、实验操作
观察过滤机(尤其是板框)结构，注意管路连接及走向，安装滤布，调整板框（按图1所示，标记点从右到左为1-2-3-2-1-2-3-2-1…）；
用MgCO3粉或上次试验的滤饼搅拌配置3～5%的待过滤的料浆；
将初步搅拌分散好的料浆悬浮液倾入高位槽，通过高位槽送至搅拌槽（打开排气阀，进料阀），进料后关闭排气阀和进料阀，使料浆自流入密封搅拌釜中，进一步搅拌分散，等待压入板框滤机中；
启动密封搅拌釜的搅拌器，并一直开到实验结束；
加完料后，打开连接搅拌槽与与空压机连接阀门（此时注意要关闭空气进入洗水贮罐的阀门）。
观察空气进入密封搅拌釜管路上的压力表，当其读数到达规定压力（如0.2Mpa）时，开始过滤：打开连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门，让料浆压入板框中，并记录不同时间τ得到的滤液量V（每隔1-3min，记录计量槽液位的高度与时间间隔）以及相应的压力表读数（此时注意洗水贮罐进入板框滤机管路上的阀门是否关闭，如没有关闭，否则料浆可能由此进入洗水贮罐中）；
过滤结束后，关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门，准备洗涤；
10、用自来水将洗水贮罐灌满，关闭自来水进入洗水贮罐的阀门；
11、将空压机压送出来的空气接入洗水贮罐中（关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门），当达到一定压力后，打开连接洗水贮罐与板框滤机管路上的阀门，立即开始记录数据（每个10-20sec记录一次，记录计量槽液位的高度与时间间隔）；
12、过滤结束后，拆开板框滤机，查看滤饼的形状及特点；
13、清洗滤布、板、框，关水、电，清扫卫生。
五、实验注意事项
注意空气、物料、洗水的流向和通路：
空气→空压机→密封搅拌釜顶→密封搅拌釜底→板框压滤机下面靠外进料管→板框→板框上方→出口
空气→空压机→洗水罐顶→洗水罐底→板框压滤机下面靠内进料管→板框→板框上面→出口
料浆→高