恒壓過濾常數(shù)測定實驗指導書

1、恒壓過濾實驗指導書恒壓過濾實驗一、實驗目的1. 熟悉板框壓濾機的構(gòu)造和操作方法。2. 通過恒壓過濾實驗，驗證過濾基本理論。3. 學會測定過濾常數(shù)K、qe、e及壓縮性指數(shù)s的方法。4. 了解過濾壓力對過濾速率的影響。二、基本原理過濾是以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)來處理懸浮液以達到固、液分離的一種操作過程，即在外力的作用下，懸浮液中的液體通過固體顆粒層（即濾渣層）及多孔介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來形成濾渣層，從而實現(xiàn)固、液分離。因此，過濾操作本質(zhì)上是流體通過固體顆粒層的流動，而這個固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過濾的進行而不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速度不斷降低。過濾速度u定義為單位時間單位過濾面

2、積內(nèi)通過過濾介質(zhì)的濾液量。影響過濾速度的主要因素除過濾推動力（壓強差）p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過濾介質(zhì)的阻力等。過濾時濾液流過濾渣和過濾介質(zhì)的流動過程基本上處在層流流動范圍內(nèi)，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡化模型，尋求濾液量與時間的關(guān)系，可得過濾速度計算式： （1）式中：u 過濾速度，m/s；V 通過過濾介質(zhì)的濾液量，m3；A 過濾面積，m2； 過濾時間，s；q 通過單位面積過濾介質(zhì)的濾液量，m3/m2；p 過濾壓力（表壓）pa ；s 濾渣壓縮性系數(shù)；濾液的粘度，Pa.s；r 濾渣比阻，1/m2；C 單位濾液體積的濾渣體積，m3/m3；Ve 過濾介質(zhì)的當量濾液

3、體積，m3；r¢ 濾渣比阻，m/kg；C 單位濾液體積的濾渣質(zhì)量，kg/m3。對于一定的懸浮液，在恒溫和恒壓下過濾時，、r、C和p都恒定，為此令： （2） 于是式（1）可改寫為： （3）式中：K過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓差所決定，。將式（3）分離變量積分，整理得： （4）即 （5）將式（4）的積分極限改為從0到Ve和從0到積分，則： （6）將式（5）和式（6）相加，可得： （7）式中：虛擬過濾時間，相當于濾出濾液量Ve所需時間，s。再將式（7）微分，得： （8）將式（8）寫成差分形式，則 （9）式中： 每次測定的單位過濾面積濾液體積（在實驗中一般等量分配），m3/ m2； 每次測定

4、的濾液體積所對應的時間，s； 相鄰二個q值的平均值，m3/ m2。以為縱坐標，為橫坐標將式（9）標繪成一直線，可得該直線的斜率和截距，斜率： 截距： 則， 改變過濾壓差P，可測得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對數(shù)得： (10)在實驗壓差范圍內(nèi)，若B為常數(shù)，則lgKlg(p)的關(guān)系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數(shù)s。三、實驗裝置與流程本實驗裝置由空壓機、配料槽、壓力料槽、板框過濾機等組成，其流程示意如圖1。1空壓機；2壓力灌；3安全閥；4壓力表；5壓力傳感器；6清水罐；7濾框；8濾板；9手輪； 10通孔切換閥； 11調(diào)壓閥； 12電磁閥； 13配料罐； 14地

5、溝；15電子天平圖1 板框壓濾機過濾流程CaCO3的懸浮液在配料桶內(nèi)配制一定濃度后，利用壓差送入壓力料槽中，用壓縮空氣加以攪拌使CaCO3不致沉降，同時利用壓縮空氣的壓力將濾漿送入板框壓濾機過濾，濾液流到電子天平處稱量，壓縮空氣從壓力料槽上排空管中排出。板框壓濾機的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度20mm，每個框過濾面積 0.0177m2，框數(shù)2個?？諝鈮嚎s機規(guī)格型號：風量0.06m3/min，最大氣壓0.8Mpa。四、實驗步驟1 實驗準備1.配料：在配料罐內(nèi)配制含CaCO31030（wt. %）的水懸浮液，碳酸鈣事先由天平稱重，水位高度按標尺示意，筒身直徑35mm。配置時，應將配料罐底部閥門關(guān)閉。2.攪拌：

6、開啟空壓機，將壓縮空氣通入配料罐（空壓機的出口小球閥保持半開，進入配料罐的兩個閥門保持適當開度），使CaCO3懸浮液攪拌均勻。攪拌時，應將配料罐的頂蓋合上。3.裝板框：正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕，濾布要繃緊，不能起皺。濾布緊貼濾板，密封墊貼緊濾布。（注意：用螺旋壓緊時，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上，然后再壓緊）。4.灌料：在壓力罐泄壓閥打開的情況下，打開配料罐和壓力罐間的進料閥門，使料漿自動由配料桶流入壓力罐至其視鏡1/22/3處，關(guān)閉進料閥門。5.選擇對應管路，關(guān)閉壓力罐卸壓閥，不要關(guān)太死，注意通過控制卸壓閥保持和選擇管路的壓力一致。電腦點擊打開電磁閥給壓力

7、罐鼓泡。6.電子天平置零，打開相應閥門，過濾閥門與電腦開始實驗同時點擊，開始實驗。7.每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次V取800ml左右（注意：V在800ml左右時點擊采集數(shù)據(jù)）記錄相應的過濾時間。每個壓力下，測量810個讀數(shù)即可停止實驗。電腦退出等待。8.一個壓力下的實驗完成后，先關(guān)閉相應管路的閥門，然后打開一點進料閥，利用余壓把料漿從壓力罐回到原料罐。壓力罐卸壓閥打開卸壓。9卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細后重新倒入料漿桶內(nèi)攪拌配料，進入下一個壓力實驗。10.打開空壓機閥門給配料罐鼓泡，重復步驟4-9。4實驗結(jié)束（

8、1） 先關(guān)閉空壓機出口球閥,關(guān)閉空壓機電源。（2） 打開安全閥處泄壓閥，使壓力罐和清水罐泄壓。（3） 卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。（4） 將壓力罐內(nèi)物料反壓到配料罐內(nèi)備下次使用，或?qū)⒃摱尬锪现苯优趴蘸笥们逅疀_洗。五、數(shù)據(jù)處理1. 濾餅常數(shù)K的求取計算舉例：以P1.0kg/cm2時的一組數(shù)據(jù)為例。過濾面積A0.0177×2=0.0254m2；V1=637×10-6 m3；1=31.98 s；V2=630×10-6 m3；2=35.67 s；q1=V1/A=637×10-6/0.048=0.013271 m3/m2；q2=V2/A=63

9、0×10-6/0.048=0.013125 m3/m2；1/q1=31.98/0.013271=2409.766 sm2/m3；2/q2=35.67/0.013125=2717.714 sm2/m3；q0=0 m3/m2；q1= q0+q1=0.013271 m3/m2； q2= q1+q2=0.026396 m3/m2；=( q0+q1)/2=0.0066355 m3/m2 ；=( q1+q2)/2=0.0198335 m3/m2 ；依次算出多組/q及；在直角坐標系中繪制/q的關(guān)系曲線，如圖2所示，從該圖中讀出斜率可求得K。不同壓力下的K值列于表1中。表1 不同壓力下的K值P（kg/cm2）過濾常數(shù)K（m2/s）1.08.524×10-51.51.191×10-42.01.486×10-42. 濾餅壓縮性指數(shù)S的求取計算舉例：在壓力P1.0kg/cm2時的/qq直線上，擬合得直線方程，根據(jù)斜率為2/ K3，則K3=0.00008524。將不同壓力下測得的K值作lgKlgP曲線，如圖3所示，也擬合得直線方程，根據(jù)斜率為（1s），可計算得s=0.198。圖2 /qq曲線 圖3 lgKlgp曲線六、實驗報告1. 由恒壓過濾實驗數(shù)據(jù)求過濾常數(shù)K、qe、e。2. 比較幾種壓差下的K、qe、e