实验四恒压过滤常数的测定.docx

实验四 恒压过滤常数测定实验实验学时:4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的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，验证过滤基本理论。3.学会测定过滤常数K、qe及压缩性指数s的方法。4.了解过滤压力对过滤速率的影响。二、实验内容由恒压过滤实验数据求过滤常数K、qe。比较几种压差下的K、qe值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。直角坐标系中绘制θ/q～q的关系曲线在坐标系坐标纸上绘制lgK~lg△p关系曲线，求出s。三、基本原理过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，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层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。过滤速度u定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p，滤饼厚度L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。过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，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，可得过滤速度计算式： （1）式中：u —过滤速度，m/s；V —通过过滤介质的滤液量，m3；A —过滤面积，m2；—过滤时间，s；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2；△p —过滤压力（表压）pa ；s —滤渣压缩性系数；μ—滤液的粘度，Pa.s；r —滤渣比阻，1/m2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；Ve —过滤介质的当量滤液体积，m3；r —滤渣比阻，m/kg；—单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2）于是式（1）可改写为： （3）式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，。将式（3）分离变量积分，整理得： （4）即 （5）将式（5）写成差分的形式，则 （6）式中： q—过滤到某时刻单位过滤面积滤液体积，m3/ m2；θ— 每次测定的滤液体积q所对应的时间，s；以为纵坐标，q为横坐标将式（6）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距，斜率：截距：则，改变过滤压差△P，可测得不同的K值，由K的定义式（2）两边取对数得： (7)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。四、实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。1－空压机；2－压力灌；3－安全阀；4－压力表；5－压力传感器；6－清水罐；7－滤框；8－滤板；9－手轮； 10－通孔切换阀； 11－调压阀； 12－电磁阀； 13－配料罐； 14－地沟；15－电子天平图1 板框压滤机过滤流程CaCO3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，用压缩空气加以搅拌使CaCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流到电子天平处称量，压缩空气从压力料槽上排空管中排出。板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm，每个框过滤面积 0.0177m2，框数2个。空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8Mpa。五、实验步骤1.实验准备①配料：在配料罐内配制含CaCO310％～30％（wt. %）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。②搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。③设定压力：分别打开进压力灌的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.3MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.3MPa以上压力过滤，需调节压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀可略开。④装板框：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。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（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）。⑤灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。⑥灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。2.过滤过程①鼓泡：通压缩空气至压力罐，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。②过滤：将中间