实验四恒压过滤常数的测定.doc

实验四　　　　恒压过滤常数的测定 过滤操作在石油化工、医药等行业中的应用很广泛，是润滑油精制的重要过程之一。 测定恒压过滤常数，对合理地设计、选用过滤设备及过滤过程的操作，都具有很重要 的意义。 一、实验目的及任务 熟悉板框式过滤机结构及操作方法。 ）测定恒压过滤时的过滤常数。 测定洗涤速率与过滤终了速率的关系。 二、实验基本原理 过滤是利用多孔过滤介质将液 -固混合物系进行分离的过程，属于机械分离。通常所用的过滤介质有棉织物、毛织物、多孔陶瓷、多孔玻璃等。过滤介质的选用依被分离的物系性质而定。固液（悬浮液或滤浆）混合物在一定的压力作用下，液体通过过滤介质的孔道，而固体物被截留，从而达到分离的目的。 过滤操作分为恒速过滤和恒压过滤两种。在过滤过程中，随过滤时间的增加，滤饼厚度增加，则流体通过固体颗粒之间的孔隙时的阻力增加。当维持过滤压力不变时，过滤速率是下降的，称为恒压过滤。当维持过滤速率不变时，过滤压力要上升，称为恒速过滤。 恒压过滤方程为： 式中 V 滤液体积，m3 t过滤时间，s ； Ve过滤介质的当量滤液体积，m3; te得到体积滤液所需时间，s ； A过滤面积m2 K过滤常数，m2/s，与物性参数及过滤压力差Δp有关，可以表示为： 式中Δp滤饼两侧的压力差，N/m2 s滤饼的压缩指数，对不可压缩滤饼s=0； k滤浆的物性常数，m4/(N·s) μ滤液的粘度，Pa·s r滤饼的比阻，L/m c饼液比，m3/m3 在实验过程中通常用单位过滤面积的滤液量来表示，即 （2-30） 此时，过滤方程可改写为： 此时，过滤方程可改写为： （2-31）为实验测取数据方便，将式）微分写为差分的形式： 由此可知，Δt/Δq与q成直线关系。在直角坐标纸上，若用纵坐标表示Δt/Δq，横坐标表示q，做图得一条直线。直线的斜率为2/K，截距为2qe/K， 由此可以求出K，qe。进而求得： （2-33） 求出的K，te ，qe即为恒压过滤操作条件下的过滤常数。 也可用以下方法处理实验数据。将式改写为： 上式两边同除qK，则有： 则r/q与q 之间为直线关系，直线的斜率为1/K，截距为2qe/K。实验中，测定出不同过滤时间t所获得单位过滤面积的滤液体积q的数据，以t/q为纵坐标，q为横坐标进行标绘，可得一条直线，由此直线的斜率和截距可求得K 与qe, ，再由式（2-33）求出 te 本实验以水和碳酸镁配制成滤浆，在一定压力下，用板框式压滤机进行恒压过滤常数的测定。同时，假定滤饼不可压缩s=0。 在测得数据后，也可用直线拟合的方法求出过滤常数。 图 板框过滤机流程 1一配料槽 2一空气控制阀 3一压力表 4一减压阀 5贮浆罐6- 水洗罐 7一水洗阀；9过滤机；8 10 11滤浆阀 12一计量槽 板框结构示意图图 ）检查所有阀门，使其处于关闭状态。 ）按板框过滤机的安装要求组装板、框和滤布。务必将滤布铺平。 ）配制滤浆（碳酸镁的质量分数为3%-5%）。 ）起动压缩机，调节稳压阀，使压力稳定在某一恒定值上。 ）开动搅拌器，以防碳酸镁沉淀，影响实验。 ）按操作要求进行实验。 ）测量并记录数据。 ）过滤完毕后进行滤饼的洗涤实验。 实验完毕后，卸下滤饼，洗涤滤布，使设备恢复原状，以备下次实验时使用。 ）实验结束时，务必将贮槽、管路中的滤浆冲洗干净，以免固体沉淀堵塞管路。