实验正交试验法在过滤研究实验中的应用模板.docVIP

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 实验9正交试验法在过滤研究实验中的应用 ? ??一、 实验目的 ??? ⒈掌握恒压过滤常数 、 、 的测定方法, 加深对 、 、 的概念和影响因素的理解。 ??? ⒉学习滤饼的压缩性指数s和物料常数 的测定方法。 ??? ⒊学习 一类关系的实验确定方法。 ??? ⒋学习用正交试验法来安排实验, 达到最大限度地减小实验工作量的目的。 ??? ⒌学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析, 分析出每个因素重要性的大小, 指出试验指标随各因素变化的趋势, 了解适宜操作条件的确定方法。 ??? 二、 实验内容 ??? ⒈设定试验指标、 因素和水平。因课时限制, 分4个小组合作共同完成一个正交表。故统一规定试验指标为恒压过滤常数 , 设定的因素及其水平如表9-1所示。并假定各因素之间无交互作用。 ??? ⒉为便于处理实验结果, 统一选择正交表 , 表头设计见表9-3( A) 所示。 ??? ⒊按表9-3( A) 的表头设计, 填入与各因素水平对应的数据, 使它变成直观的”实验方案”表格。 ??? ⒋分小组进行实验, 测定每个实验条件下的过滤常数 、 、 。 ??? ⒌对试验指标 进行极差分析和方差分析; 指出各个因素重要性的大小; 讨论 随其影响因素的变化趋势; 以提高过滤速度为目标, 确定适宜的操作条件。 ?三、 实验原理 ??? ⒈恒压过滤常数 、 、 的测定方法 ??? 过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程, 过滤介质一般采用带有许多毛细孔的物质如帆布、 毛毯、 多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体经过过滤介质, 固体颗粒被截留在介质表面上, 从而使液固两相分离。 ??? 在过滤过程中, 由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上, 滤饼厚度增加, 液体流过固体颗粒之间的孔道加长, 而使流体阻力增加, 故恒压过滤时, 过滤速率逐渐下降。随着过滤进行, 若得到相同的滤液量, 则过滤时间增加。 恒压过滤方程 ( 9-1) 式中: —单位过滤面积获得的滤液体积, m3 / m2; ????? —单位过滤面积上的虚拟滤液体积, m3 / m2; ????? —实际过滤时间, s; ????? —虚拟过滤时间, s; ????? —过滤常数, m2/s。 ???? 将式( 4-1) 进行微分可得: ( 9-2) ???? 这是一个直线方程式, 于普通坐标上标绘 的关系, 可得直线。其斜率为 , 截距为 , 从而求出 、 。至于 可由下式求出: ( 9-3) ??? 当各数据点的时间间隔不大时, 可用增量之比 来代替。 ??? 在本实验装置中, 若在计量瓶中收集的滤液量达到100ml时作为恒压过滤时间的零点。 那么, 在此之前从真空吸滤器出口到计量瓶之间的管线中已有的滤液再加上计量瓶中100ml滤液, 这两部分滤液可视为常量( 用 表示) , 这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质。在整理数据时, 应考虑进去, 则方程式( 4-2) 变为: ????????????????????????????? ?????????????????????????????? ???????( 各套 为200ml) 过滤常数的定义式: ( 9-4) 两边取对数 (9-5) ??? 因 , 故 与 的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线, 直线的斜率为 , 由此可得滤饼的压缩性指数 , 然后代入式( 4-4) 求物料特性常数 。 ?? ?⒉正交试验法原理, 参阅《化工基础实验》第3章。???? 四、 实验装置 ??? ⒈本实验共有八套装置, 设备流程如图9-1所示, 滤液桶内放有已配制具有一定浓度的硅藻土溶液( 滤浆) 。用电动搅拌器进行搅拌使滤浆浓度均匀( 但不要出现打旋现象) , 用真空泵使系统产生真空, 作为过滤推动力。滤液在计量瓶内计量。 ??? ⒉滤浆升温靠电热, 用调压变压器即时调节电热器的加热电压来控温。每个滤浆内有电热器两个。 ??? ⒊滤浆浓度的两个水平分别指存放在两个滤浆桶内浓度不同的两种滤浆, 低浓度者为水平1, 高浓度者为水平2。 ??? ⒋过滤介质的水平1、 2分别指真空吸滤器G2、 G3。真空吸滤器的过滤面积为0.00385m2 ? 图9-1? 正交试验法在过滤研究实验中的应用的流程图 1—搅拌装置; 2—温度显示仪; 3—真空吸滤器; 4—电热棒; 5—调节阀; 6—滤液计量瓶; 7—放液阀; 8—放液阀; 9—真空表; 10—进气阀; 11—缓冲罐; 12—调节阀; 13—真空泵; 14—滤浆槽 ? ?五、 实验方法 ??? ⒈每次实验分8个小组进行, 第1～4小组为第一大组, 第5