[指南]板框压滤机过滤常数的测定

[指南]板框压滤机过滤常数的测定 化 工 原 理 课程名称: 学 院: 生物与化学工程学院 专 业 班: 化工专升本111 姓 名: 许弘 3110422012 学 号: 同组人员: 周梦娜 张益凯 张峰 实验时间: 2012年 2月 27 日 诸 爱 士 指导教师: 一(实验课程名称 化工原理 二(实验项目名称 恒压过滤常数测定实验 三(实验目的和要求 1.熟悉板框压滤机的构造和操作方法; 2. 通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理; 3. 学会测定过滤常数K、q、τ及压缩性指数S的方法; ee 4. 了解操作压力对过滤速率的影响. 四(实验内容和原理 实验内容:测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K及压缩性指数S。 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: 3,1p, u,'22,LKa(1,), ’’u:过滤速度，m/s K:康采尼常数，层流时，K,5.0 33ε:床层空隙率，m/m μ:滤液粘度，Pas 23a:颗粒的比表面积，m/m ?p:过滤的压强差，Pa L:床层厚度，m 由此可以导出过滤基本方程式: ,s21dVA,p ,',d,rv(V，Ve) 3 V:过滤体积，mτ:过滤时间，s 23 A:过滤面积，m Ve:虚拟滤液体积，m2223 ’2’s r:滤饼比阻，1/m，r=5.0a(1-ε)/εr:单位压强下的比阻，1/m，r= r?p v:滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次 S:滤饼压缩性指数，无因次，一般S,0,1，对不可压缩滤饼，S,0 ’1-s恒压过滤时，令k=1/μrv，K=2k?p，q=V/A，q=Ve/A，对(2)式积分得: e2(q+q)=K(τ+τ) (3) ee K、q、q三者总称为过滤常数，由实验测定。 e 对(3)式微分得: 2(q+q)dq=Kdτ e d22, (4) ,q，qedqKK 用?τ/?q代替dτ/dq，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔?τ，和对应的滤液体积?V，ii可计算出一系列?τ、?q、q，在直角坐标系中绘制?τ/?q,q的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2q/K，iiie2可求得K和q，再根据τ=q/K，可得τ。 eeee 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(2k) (5) 在实验压差范围内，若k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，进而确定物料特性常数k。 五(主要仪器设备(含 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 简图及主要仪器) 实验装置如图1-1所示: 图1-1 板框压滤机过滤流程 1-可移动框架 2-阀2 3-止回阀 4-压力料罐 5-排污阀 6,放空阀 7,玻璃视镜 8,压力表9-压紧手轮 10-板框组 11-板框进口压力表 12-阀12 13-阀13 14-压力定值调节阀15-阀8 16-阀7 17-阀6 18- 配料槽 19-出液口 20-指示尺 21-进水口 22-阀9 23,阀10 24,阀11 25,阀5 26,阀4 27,阀3 28,阀1 控制柜面板图如图1-2: 图1-2 控制柜面板图 1- 仪表电源开关 2-空压机电源开关6-电子天平通讯串口 7-智能仪表通讯串口 8-压力显示仪 9-空气开关 CaCO的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气3 将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。 2板框压虑机的结构尺寸:框厚度11mm，过滤总面积 0.0471m。 空气压缩机规格型号:V, 0.08/8，最大气压0.8Mpa。 六(操作方法与实验步骤 (一)实验步骤: 1. 配制含CaCO3,,5,(wt%)的水悬浮液。 3 2. 开启空压机，关闭阀1、阀4、阀5，打开阀3、阀2，，将压缩空气通入配料槽，使CaCO悬浮液搅拌均匀。 3 3. 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. 等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀3，打开阀5及压力料槽上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料 槽至其视镜2/3处，关闭阀2、阀5。 5. 打开阀4，通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷 浆。 6. 调节压力料槽的压力到需要的值。主要依靠调节压力料槽出口处的压力定值调节阀来控制出口压力恒定， 压力料槽的压力由压力表读出。压力定值阀已调好，从左到右分别为1#压力:0.1MPa;2#压力:0.2MPa; 3#压力:0.3MPa。考虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。 7. 放置好电子天平，按下电子天平上的“on”开关，打开电子天平，将料液桶放置到电子天平上。打开并运 行电脑上的“恒压过滤测定实验软件”，进入实验界面，做好准备工作，可以开始实验。 8. 做0.1MPa压力实验:打开阀6、阀9及阀12、阀13，开始加压过滤。做0.2MPa压力实验:打开阀7、阀 10及阀12、阀13，开始加压过滤。做0.3MPa压力实验:打开阀8、阀11及阀12、阀13，开始加压过滤。 一般可以用一个阀调节不同的三个压力来做实验，具体压力根据操作情况现场决定。 9. 手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次?V取0.5~1kg左右，滤液量可 以由电子天平处读出。记录相应的过滤时间?τ及滤液量。每个压力下，测量8,10个读数即可停止实验。 10. 每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不 要折，应用刷子刷。 (二)注意事项: 1(在夹紧滤布时，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。 (滤饼及滤液循环下次实验可继续使用。 2 七(实验数据记录和处理 实验原始数据列于表1-1中,本实验称质量，再换算成体积。计算结果列于表1-2中。 表1-1 实 验 数 据 ?p, 38.8 kPa1 M ?V ?τ (kg) (mL) (s) 0.2 200 28.4 0.2 200 29.7 0.2 200 30.5 0.2 200 31.1 0.2 200 32.2 0.2 200 33.1 0.2 200 33.7 0.2 200 34.8 ?q=?V/A dτ/dq=?τ/?q 计算示例: ?q=?V/A=200/47100=0.00425 dτ/dq=?τ/?q=28.4/0.00425=6682.35 表1-2 计 算 结 果 ?p, 38.8 kPa1 ?q ?τ/?q q 322332(m/m) (sm/m) (m/m) 0.00425 6682.35 0.00425 0.00849 6988.24 0.00849 0.01274 7176.47 0.01274 0.01699 7317.65 0.01699 0.02123 7576.47 0.02123 0.02548 7788.24 0.02548 0.02972 7929.41 0.02972 0.03397 8188.24 0.03397 八(实验结果与分析 绘制不同压力情况下的关系线，求出K及s。 斜率为2/K，截距为2q/K e 2/K=48622 k=4.11*10^(-5) 2qe/K=6526.8 qe=0.1341 表1-3 不同压力下的K值 2?p(kPa) 过滤常数K(m/s) 38.8 4.11*10^(-5) 九(讨论、心得 1.思考题 1.当你在某一恒压下所测得的k、qτ值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有 e、e 何变化? 1,s(1-s)K,2k(,p)由，得:过滤压强提高一倍，K提高到原来的2倍。qe是由介质决定，与压强无关。根据τ= q ee/ K知，τ是变为原来的1/2。qe和τ是反映过滤介质阻力大小的常数，为常数(本实验默认滤饼不可压缩，S=0) ee 2.影响过滤速率的主要因素有哪些, 答:主要因素有:过滤压强、过滤介质、过滤面积。 3.为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清, 开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。 2.心得 这是我这学期做的第一个实验，实验之前预习了，但是凭书本的理论知识我不并不怎么理解，看完了就又忘了。后来上课的时候老师给我们讲解了实验内容并示范了实验操作流程给我们看，让自己本来很多不明白的地方都弄明白了。实验对于我们来说，书本知识始终还是死的，要回实际操作，活学活用才是真理。本实验的目的是通过恒压过滤实验验证过滤基本原理。在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力增大，实际提供给滤液的压差减少，滤液越来越难以通过滤饼导致滤液越来越少，过滤速率也越来越慢。所以实验时要注意夹滤布要对牢板上的洞，安装滤板和滤框用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，记得先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧。过滤完毕，必须立刻把吸滤器冲洗干净，因为隔一段时间，滤渣干了既堵塞了介质的孔隙，又牢牢粘附在吸滤器内，影响下次操作。处理数据分析时有偏差，可能是做实验量水的体积时溢出很多，压强没调好，滤布等没洗干净等使数据不准确。以后实验我们会注意的。