恒壓過濾常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精品恒壓過濾常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法。1.2 通過恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證過濾基本理論。1.3 學(xué)會測定過濾常數(shù)K、qe、6及壓縮性指數(shù)s的方法。1.4 了解過濾壓力對過濾速率的影響。2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(dá)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(shí)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(gè)固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過濾的進(jìn)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(shí)間單位過濾面積

2、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(qiáng)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(shí)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(shí)間的關(guān)系，可得過濾速度計(jì)算式：_dV_dq_口4ff-=7;7（1Adrdr+匕）匕）式中：u一過濾速度，m/s;V一通過過濾介質(zhì)的濾液量，m3；A一過濾面積，m2；T一過濾時(shí)間，S；q一通過單位面積過濾介質(zhì)的濾液量，m3/m2;p一過濾壓力（表壓）pa;s一濾渣壓縮性系數(shù)；濾液的粘度，Pa.s；r一濾渣比阻，dV_左寸上2（"

3、陶1/m2；C一單位濾液體積的濾渣體積，m3/m3；Ve一過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，m3;r'一濾渣比阻，m/kg;心、r、C和Ap都恒定，為此令：（2）C一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(shí)，/v-fi-rC于是式（1）可改寫為:式中：K一過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓差所決定，m2/s將式（3）分離變量積分，整理得:L伊十匕"+吩fk+2叼=心）5;即將式（4）的積分極限改為從 0到Ve和從0到爐積分，則:將式；K（5）和式（6）相加，可得:(7)式中：間，see 虛擬過7K = -. IH2濾時(shí)間，相當(dāng)于濾出濾液量 Ve所需時(shí)再將式（

4、7）微分，得:將式（8）寫成差分形式，則-r.S(?)KS-式中：目一每次測定的單位過濾面積濾液體積（在實(shí)驗(yàn)中一般等量分配），m3/m2；-lsK=（l+BCIO）q一相鄰二個(gè)q值的平均值，m3/m2。l每次測定的濾液體積q所對應(yīng)的時(shí)間，s；以4J3為縱坐標(biāo)，q為橫坐標(biāo)將式（9）標(biāo)繪成一直線，可得該直線的斜率和截距,斜率：截距：則,改變過濾壓差平，可測得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對數(shù)得:在實(shí)驗(yàn)壓差范圍內(nèi)，若B為常數(shù)，則lgKlg（4）的關(guān)系在直角坐標(biāo)上應(yīng)是一條直線，斜率為(1-s),可得濾餅壓縮性指數(shù)So3實(shí)驗(yàn)裝置與流程本實(shí)驗(yàn)裝置由空壓機(jī)、配料槽、壓力料槽、板框過濾機(jī)等組成，其流程示

5、意如圖1O1空氣壓縮機(jī)；2壓力灌；3安全閥；4,5壓力表；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量筒；13配料罐；14地溝圖1板框壓濾機(jī)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(shí)利用壓縮空氣的壓力將濾漿送入板框壓濾機(jī)過濾，濾液流入量筒計(jì)量，壓縮空氣從壓力料槽上排空管中排出。板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸：框厚度20mm,每個(gè)框過濾面積0.0177m2,框數(shù)2個(gè)?？諝鈮嚎s機(jī)規(guī)格型號：風(fēng)量0.06m3/min,最大氣壓0.8Mpa。4實(shí)驗(yàn)步驟1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.1.1 配料：在配料罐內(nèi)配制含CaCO3l

6、0%30%（wt.%）的水懸浮液，碳酸鈣事先由天平稱重，水位高度按標(biāo)尺示意，筒身直徑35mm。配置時(shí)，應(yīng)將配料罐底部閥門關(guān)閉。1.1.2 攪拌：開啟空壓機(jī)，將壓縮空氣通入配料罐（空壓機(jī)的出口小球閥保持半開，進(jìn)入配料罐的兩個(gè)閥門保持適當(dāng)開度），使CaCO3懸浮液攪拌均勻。攪拌時(shí)，應(yīng)將配料罐的頂蓋合上。1.1.3 設(shè)定壓力：分別打開進(jìn)壓力灌的三路閥門，空壓機(jī)過來的壓縮空氣經(jīng)各定值調(diào)節(jié)閥分別設(shè)定為0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa（出廠已設(shè)定，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要再調(diào)壓。若欲作0.25MPa以上壓力過濾，需調(diào)節(jié)壓力罐安全閥）。設(shè)定定值調(diào)節(jié)閥時(shí)，壓力灌泄壓閥可略開。1.1.4 裝板框：正確裝好濾板、濾

7、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(shí)，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）。1.1.5 灌清水：向清水罐通入自來水，液面達(dá)視鏡2/3高度左右。灌清水時(shí)，應(yīng)將安全閥處的泄壓閥打開。1.1.6 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(jìn)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(jìn)料閥門。1.2 過濾過程1.2.1 鼓泡：通壓縮空氣至壓力罐，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應(yīng)不斷排氣，但又不能噴漿。1.2.2 過濾：將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔通路狀態(tài)。打開進(jìn)板框前

8、料液進(jìn)口的兩個(gè)閥門，打開出板框后清液出口球閥。此時(shí)，壓力表指示過濾壓力，清液出口流出濾液。1.2.3 每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開始時(shí)刻，每次4V取800ml左右。記錄相應(yīng)的過濾時(shí)間工每個(gè)壓力下，測量810個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。若欲得到干而厚的濾餅，則應(yīng)每個(gè)壓力下做到?jīng)]有清液流出為止。量筒交換接濾液時(shí)不要流失濾液，等量筒內(nèi)濾液靜止后讀出V值。（注意：V4800ml時(shí)替換量筒，這時(shí)量筒內(nèi)濾液量并非正好800ml。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟練雙秒表輪流讀數(shù)的方法。1.2.4 一個(gè)壓力下的實(shí)驗(yàn)完成后，先打開泄壓閥使壓力罐泄壓。卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不

9、要折。每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)攪拌配料，進(jìn)入下一個(gè)壓力實(shí)驗(yàn)。注意若清水罐水不足，可補(bǔ)充一定水源，補(bǔ)水時(shí)仍應(yīng)打開該罐的泄壓閥。1.3 清洗過程1.3.1 關(guān)閉板框過濾的進(jìn)出閥門。將中間雙面板下通孔切換閥開到通孔關(guān)閉狀態(tài)（閥門手柄與濾板平行為過濾狀態(tài)，垂直為清洗狀態(tài)）。1.3.2 打開清洗液進(jìn)入板框的進(jìn)出閥門（板框前兩個(gè)進(jìn)口閥，板框后一個(gè)出口閥）。此時(shí)，壓力表指示清洗壓力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同壓力下過濾速度小很多。1.3.3 清洗液流動約1min，可觀察混濁變化判斷結(jié)束。一般物料可不進(jìn)行清洗過程。結(jié)束清洗過程，也是關(guān)閉清洗液進(jìn)出板框的閥門，關(guān)閉定值調(diào)節(jié)

10、閥后進(jìn)氣閥門。1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)束1.4.1 先關(guān)閉空壓機(jī)出口球閥,關(guān)閉空壓機(jī)電源。1.4.2 打開安全閥處泄壓閥，使壓力罐和清水罐泄壓。1.4.3 卸下濾框、濾板、濾布進(jìn)行清洗，清洗時(shí)濾布不要折。1.4.4 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。5 數(shù)據(jù)處理5.1 濾餅常數(shù)K的求取表一中=0.1xi06PadsVi/10-6m3qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)小qi(sm2/m3)A/m2133.348000.0314960.0157480.0078741058.5450.0254242.318000.0314960.047244

11、0.0314961343.343347.566000.0236220.0708660.0590552013.373460.046000.0236220.0944880.0826772541.693545.54000.0157480.1102360.1023622889.25651.914000.0157480.1259840.118113296.285726.632000.0078740.1338580.1299213382.01828.672000.0078740.1417320.1377953641.090-050.1015圖1中=0.1Xl06Pa/&q曲線Ki=2/k=2/20

12、334m2/s=9.836X10-5m21s表二*=0.2xi06Pai/sVi/10-6m3qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)qi/(m3/m2)qi(sm2/m3)A/m2115.568000.0314960.0157480.007874494.030.0254230.098000.0314960.0472440.031496955.3575327.536000.0236220.0708660.0590551165.437437.476000.0236220.0944880.0826771586.23527.254000.0157480.1102360.1023621730.3756

13、30.224000.0157480.1259840.118111918.97713.942000.0078740.1338580.1299211770.38815.312000.0078740.1417320.1377951944.37圖2中=0.2Xl06Pa/&q曲線K2=2/k=2/10722m2/s=1.865X10-4m21s表3不同壓力下的K值牛/Mpa過濾常數(shù)K/(m2/s)0.19.836X10-50.21.865X10-45.2 濾餅壓縮性指數(shù)S的求取表4中（Mpa）過濾常數(shù)K(m2/s)lg中l(wèi)gK0.19.836X10-5-1-4.00719280.21.865X

14、10-4-0.69897-3.7292458圖3lgKlg中曲線S=1-k=1-0.9233=0.07676 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論6.1 板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、過濾面積大、承受壓強(qiáng)差較高，因此可用于過濾細(xì)小顆粒及黏度較高的料漿。缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大。6.2 操作過程包括過濾階段和洗滌階段。6.3 在過濾中，濾餅層才是真正有效的過濾介質(zhì)，剛開始沒有濾餅層，過濾效果不佳，隨著濾餅層的增厚，濾液就變清了。6.4 影響過濾速率的主要因素有：過濾壓強(qiáng)、過濾介質(zhì)、過濾面積。6.5 由過濾壓強(qiáng)提高一倍，K提高到原來的2倍。qe是由介質(zhì)決定，與壓強(qiáng)無關(guān)。根據(jù)e=qe/K知，后是變?yōu)樵瓉淼?/2。7 思考題7.1 板框過濾機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？適用于什么場合？答：板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、過濾面積大、承受壓強(qiáng)差較高，因此可用于過濾細(xì)小顆粒及黏度較高的料漿。缺點(diǎn)是間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大。7.2 板框壓濾機(jī)的操作分哪幾個(gè)階段？答：板框壓濾機(jī)的操作分為分上濾布，攪拌，進(jìn)料，調(diào)節(jié)壓力，過濾，清洗濾布六個(gè)階段，操作過程包括過濾階段和洗滌階段。7.3 為什么過濾開始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)渾濁，而過段時(shí)間后才變清？答：開始過濾時(shí)，濾餅還未形成，空隙較大的濾布