過(guò)濾實(shí)驗(yàn)沐風(fēng)教育

1、 過(guò)濾實(shí)驗(yàn)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)。2、 學(xué)會(huì)板框過(guò)濾機(jī)的操作方法。3、 測(cè)定一定物料恒壓過(guò)濾方程中的過(guò)濾常數(shù)k和qe,確定恒壓過(guò)濾方程。2、 實(shí)驗(yàn)原理 過(guò)濾是一種能將固體物截流而讓流體通過(guò)的多孔介質(zhì)，將固體從液體或氣體中分離出來(lái)的過(guò)程。在勢(shì)能差（p+gz)不變的情況下，過(guò)濾速度在不斷地降低，即u=dv/(ad)在不斷地減小。式中a代表過(guò)濾面積，代表過(guò)濾時(shí)間，v代表濾液量。 影響過(guò)濾速度的主要因素初勢(shì)能差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)、懸浮液溫度、過(guò)濾介質(zhì)的阻力等。 利用流體通過(guò)固體床壓降的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，尋求濾液量q與時(shí)間的關(guān)系。在低雷諾數(shù)下，可用康采尼的計(jì)算式，即： 三

2、、實(shí)驗(yàn)裝置和流程1、裝置實(shí)驗(yàn)裝置由配料桶、供料泵、圓形過(guò)濾機(jī)、過(guò)濾機(jī)量筒及空氣壓縮機(jī)等組成。可進(jìn)行過(guò)濾、洗滌和吹干三項(xiàng)操作過(guò)程。碳酸鈣（caco3）或碳酸鎂（mgco3）的懸浮液在配料桶內(nèi)配制成一定濃度后，為阻止沉淀，料液有供料泵管路循環(huán)。配料桶中用壓縮空氣攪拌，漿液經(jīng)過(guò)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后，濾液流入計(jì)量筒。過(guò)濾完畢后，亦可用洗滌水洗滌和壓縮空氣吹干。2、實(shí)驗(yàn)流程本實(shí)驗(yàn)的流程如下圖所示。圖中給出了兩套裝置的流程。對(duì)于不可壓縮的濾餅，由上式可以導(dǎo)出過(guò)濾速度的計(jì)算式為：式中：qe=ve/a,ve為形成與過(guò)濾介質(zhì)阻力相等的濾餅層所得的濾液量m3；r為濾餅的比阻1/m2;v為單位體積濾液所得到的濾餅的體積m3

3、/m3;為濾液的粘度pas；k為過(guò)濾常數(shù)m2/s。在恒壓差過(guò)濾時(shí)，上述微分方程積分后可得：q2+2qqe=k。由上述方程可計(jì)算在過(guò)濾設(shè)備、過(guò)濾條件一定時(shí)，過(guò)濾一定濾液量所需要的時(shí)間或者在過(guò)濾時(shí)間、過(guò)濾條件一定是為了完成一定生產(chǎn)任務(wù)，所需要的過(guò)濾設(shè)備大小。在利用上述方程計(jì)算時(shí)，需要知道k、qe等常數(shù)，而k、qe常數(shù)只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能測(cè)定。在用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定過(guò)濾常數(shù)時(shí)，需將上述方程變換成如下形式： qe因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要維持操作壓強(qiáng)恒定，計(jì)取過(guò)濾時(shí)間和相應(yīng)的濾液量以/qq作圖得直線。讀取直線斜率1/k和截距2qe/k值，進(jìn)而計(jì)算k和qe的值。若在恒壓過(guò)濾的時(shí)間內(nèi)已通過(guò)單位過(guò)濾面的濾液q1，則在1和2及q

4、1至q2范圍內(nèi)將上述微積分方程積分整理后得：(q-q1)+(q1+qe)上述表明q-q1和（-1）/（q-q1）為線性關(guān)系，從而能方便地求出過(guò)濾常數(shù)k和qe。用最小二乘法回歸直線方程時(shí)，設(shè)回歸方程為y=+x,則=(xy)平均-x平均y平均/(x2)平均-(x平均)2，=y平均-x平均。四、實(shí)驗(yàn)操作步驟及要點(diǎn)1、實(shí)驗(yàn)可選用caco3粉末配制成濾漿，其量約占料桶的2/3左右，配制濃度在8.0b左右（約10%，wt）2、料桶內(nèi)濾漿可用壓縮空氣和循環(huán)泵進(jìn)行攪拌，桶內(nèi)表壓強(qiáng)控制在00.1mpa，不能超過(guò)料桶承受的壓強(qiáng)0.14mpa。3、濾布在裝上之前要先用水浸濕。4、實(shí)驗(yàn)操作前，應(yīng)先讓供料泵通過(guò)循環(huán)管路

5、，循環(huán)操作一段時(shí)間，過(guò)濾時(shí)也要保證料液循環(huán)。結(jié)束后，應(yīng)關(guān)閉料桶上的出料閥，打開旁路上清水管路清洗供料泵，以防止caco3在泵體內(nèi)沉積。5、實(shí)驗(yàn)初始階段不是恒壓操作。因此可采用二只秒表交替計(jì)時(shí)，記下時(shí)間和濾液量，并確定恒壓開始時(shí)間1和相應(yīng)的濾液量q1。過(guò)濾壓強(qiáng)不要超過(guò)0.08mpa。6、當(dāng)濾液量很少時(shí)，濾渣已充滿濾框后，過(guò)濾階段可結(jié)束。5、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄過(guò)濾物系：輕質(zhì)碳酸鈣 計(jì)量筒直徑： 圓板過(guò)濾器直徑：內(nèi)徑150mm框厚： 過(guò)濾操作壓強(qiáng)： 料液濃度： 料液溫度：序號(hào)時(shí)間間隔（s)間隔中的濾液量（l)1(恒壓前）20.5 0.452150.653150.554150.395150.386150.

6、317150.38150.279150.2410150.23411150.2112150.1913150.17914150.164 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表所示，以序號(hào)2為例寫出計(jì)算過(guò)程。序號(hào)時(shí)間間隔(s)間隔濾液量v（）累積濾液量v()累積q累積時(shí)間(s)/q(q-q1)120.50.00045 0.0255 0.000450.0255 20.52150.00065 0.0368 0.00110.0623 35.5407.84 0.0368 3150.00055 0.0311 0.001650.0934 50.5441.71 0.0679 4150.00039 0.0221 0.0

7、02040.1155 65.5500.01 0.0900 5150.00038 0.0215 0.002420.1370 80.5538.05 0.1115 6150.00031 0.0176 0.002730.1546 95.5581.10 0.1291 7150.00030 0.0170 0.003030.1715 110.5616.23 0.1460 8150.00027 0.0153 0.00330.1868 125.5650.81 0.1613 9150.00024 0.0136 0.003540.2004 140.5686.01 0.1749 10150.00023 0.0132

8、0.0037740.2137 155.5717.42 0.1882 11150.00021 0.0119 0.0039840.2256 170.5749.77 0.2001 12150.00019 0.0108 0.0041740.2363 185.5782.66 0.2108 13150.00018 0.0101 0.0043530.2465 200.5814.65 0.2210 14150.00016 0.0093 0.0045170.2557 215.5846.94 0.2302 解：間隔濾液量v=0.651000=0.00065m3 =0.0368 累積濾液量v=v1+v2=0.000

9、45+0.00065=0.0011 累積q=q1+q2=0.0255+0.0368=0.0623 累積時(shí)間=20.5+15=35.5s =407.60 q-q1=0.0623-0.0255=0.03687、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論1、 將表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，根據(jù)直線的斜率和截距求出k和，并寫出恒壓過(guò)濾方程。 由圖可知，直線的斜率和截距分別為6051.1和81.922，即=2304.4，=292.20s/m。得k=，=0.038。所以恒壓過(guò)濾方程為：。2、 用最小二乘法求斜率和截距并求出k和，與圖解求出的比較。答：設(shè)y=, = =2304.4； = y（平均)-x（平均)=292.20； k= 3、本實(shí)驗(yàn)如何洗滌濾餅？答：采用橫穿洗滌法，洗滌液穿過(guò)兩層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長(zhǎng)度約為過(guò)濾終了時(shí)濾液流動(dòng)路徑的兩倍，而洗滌液流通的面積又僅為過(guò)濾面積的一半。 4、本實(shí)驗(yàn)如何吹干濾餅？答：隨著過(guò)濾時(shí)間的增加，被截留在濾紙上的雜質(zhì)越來(lái)越多，使濾餅厚度不斷增加，這樣使過(guò)濾阻力變大，灌內(nèi)氣壓升高，當(dāng)氣壓升高到一定程度時(shí)需要排渣。停止向灌內(nèi)輸入待濾液并將壓縮空氣經(jīng)溢流管吹入罐內(nèi)，將罐內(nèi)待濾液壓入另一臺(tái)過(guò)濾機(jī)或其他容器內(nèi)，并吹干濾餅。 5、在本實(shí)驗(yàn)的裝置上如何測(cè)定濾餅的壓縮指數(shù)s和物料特性常數(shù)k？答：改變實(shí)驗(yàn)所用的過(guò)濾壓差p，可測(cè)得不同的k值，由k的定義式兩邊取對(duì)數(shù)得