真空過濾實(shí)驗(yàn)

專業(yè)：化學(xué)工程與工藝沖;以孕實(shí)驗(yàn)報(bào)告日期：2014-10-27地點(diǎn)：教十2111課程名稱： 過程工程原理實(shí)驗(yàn)（甲）1指導(dǎo)老師: 績： 實(shí)驗(yàn)名稱： 真空過濾實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類型： 同組學(xué)生姓名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理三、主要儀器設(shè)備（必填）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理七、討論、心得四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1、熟悉真空過濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法。[ 2、通過真空過濾實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證過濾基本理論。i 3、學(xué)會(huì)測(cè)定過濾常數(shù)K、qt及壓縮性指數(shù)S的方法。e、e； 4、了解過濾壓力對(duì)過濾速率的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理; 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,裝 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(dòng)，而這個(gè)固體顆粒層（濾渣層）的訂厚度隨著過濾的進(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(dòng)力（壓強(qiáng)差）△□，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(dòng)過程基本上處在層流流動(dòng)范圍內(nèi)，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡(jiǎn)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：過濾速度U定義為單位時(shí)間單位過濾面積內(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(dòng)力（壓強(qiáng)差）△□，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(dòng)過程基本上處在層流流動(dòng)范圍內(nèi)，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡(jiǎn)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：AApG-s）r'?C心+VdVdqAdidx|L1?r?AApG-s)C(V+V)e e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；T—過濾時(shí)間，S；(1)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)；卩一濾液的粘度，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(dāng)量濾液體積，m3；r—濾渣比阻，m/kg；C—單位濾液體積的濾渣質(zhì)量，kg/m3。對(duì)于一定的懸浮液，在恒溫和恒壓下過濾時(shí)，卩、r、C和Ap都恒定，為此令:2ApG_s)K=一2)3)卩?r-C2)3)于是式(1)可改寫為:dV_KA2di_2(V+Ve)式中：K—過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓差所決定，m2/s將式分離變量積分，整理得:卜也(V+V)d(V+V)_IKAhVe4)5)將式4)的積分極限改為從0到Ve和從0到1積分，則:6)6)V2_KA2ie e將式5)和式(6)相加，可得:(V+V)2_KA2C+T)式中：1e—虛擬過濾時(shí)間，相當(dāng)于濾出濾液量Ve所需時(shí)間，So再將式(7)微分，得:7)8)2(V+V加_KA2di7)8)將式（8）寫成差分形式，則&2 2=q+q

AqK Ke式中：Aq—每次測(cè)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；A—每次測(cè)定的濾液體積Aq所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，s；q—相鄰二個(gè)q值的平均值，m3/m2。以AV-/Aq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：S=AK截距：I=—qKe則，K=2,m2/sKIIq= =—,m3e2Sq2 I2T = 丁= , SeKKS2改變過濾壓差△p，可測(cè)得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對(duì)數(shù)得:(10)lgK=（L-s>g（Ap）+B(10)在實(shí)驗(yàn)壓差范圍內(nèi)，若B為常數(shù)，則lgK?lg（Ap）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)s。三、主要儀器設(shè)備11圖1恒壓過濾實(shí)驗(yàn)流程示意圖1一濾漿槽；2—過濾漏斗；3—攪拌電機(jī)；4一真空旋塞.5—積液瓶；6—真空壓力表；7—針型放空閥；8—緩沖罐.9—真空泵；10—放液閥；11—活接.稱取一定量的CaC03,在恒溫濾漿槽內(nèi)配制一定濃度的CaC03懸浮液，用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行均勻攪拌，啟動(dòng)真空泵，使系統(tǒng)內(nèi)形成真空達(dá)制定值，然后打開過濾漏斗上的球閥使?jié){液在壓差推動(dòng)下流入過濾漏斗，經(jīng)過濾后清液流入量筒計(jì)量。四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、 配制含CaC033%?5%（wt%）的水懸浮液。配好聊后，恒溫濾漿槽的水溫設(shè)置在試驗(yàn)所需溫度（一般在20°C~30°C之間）。2、 攪拌：開啟攪拌電機(jī)進(jìn)行攪拌，控制好攪拌轉(zhuǎn)速，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。一般轉(zhuǎn)速設(shè)置在0.08~0.10Kr/min之間。3、 系統(tǒng)抽真空：先打開緩沖罐放空閥，再開啟真空泵，然后通過調(diào)換緩沖罐達(dá)到指定值，使系統(tǒng)真空度達(dá)到指定值（0.06MPa、0.05MPa、0.04MPa）。4、 過濾：打開過濾樓都上的球閥，使濾漿槽內(nèi)漿液在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下通過過濾漏斗過濾，清液流入計(jì)量筒內(nèi)。此時(shí)，真空壓力表指示過濾真空度。5、 每次實(shí)驗(yàn)時(shí)計(jì)量筒留有一定的液體作為零液位，高度丸為10mm左右，不同真空度下需相同的零液位。在打開過濾漏斗上的球閥的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，每次創(chuàng)取20mm，根據(jù)記錄時(shí)間算得過濾時(shí)間At。每個(gè)真空度下，測(cè)量7~8個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。6、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)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要沖洗濾框、濾板

及濾布不要折，應(yīng)用刷子刷。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1、數(shù)據(jù)記錄與處理見表1。過濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表H(mm)q(m3/m2)△q(m3/m2)時(shí)間(s)0.06MPa△t△▼△q時(shí)間(s)0.05MPa△t△▼△q時(shí)間(s)0.04MPa△t△▼△qq平均(m3/m2)200.0000000400.01080.01088.698.69803.6512.6512.651169.8716.6216.621537.020.0054600.02160.010821.2012.511156.9229.7417.091580.4838.6422.022036.410.0162800.03240.010838.3817.181588.8153.9524.212238.9467.0228.382624.580.02701000.04330.010859.0120.631907.8687.0433.093060.16104.8337.813496.670.03781200.05410.010883.2724.262243.56127.5340.493744.52152.6647.834423.320.04871400.06490.0108112.3329.062687.47181.4253.894983.75218.2965.636069.460.05951600.07570.0108147.8635.533285.81240.3158.895446.15307.3589.068236.270.0703裝置：真空過濾機(jī)溫度：26.8°C濾布面積A=3.632*10-3m22、由真空過濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求過濾常數(shù)K、qe、Te。3000-在直角坐標(biāo)系中繪制At/Aq?q的關(guān)系曲線(如圖2~4),從該圖中讀出斜率可求得K。3000-3000-<1DOO-0.00 0,02 0,04 0.06 0a8q平均(m3/m2)圖2：Ap=0.06MPa時(shí)的曲線

6000-14000-O'<2000-VbIub$34.326&5Sops加"5.祁4旳0.000.020,040.06

q平均6000-14000-O'<2000-VbIub$34.326&5Sops加"5.祁4旳0.000.020,040.06

q平均(013/01?)o.aa8000-6000-4DM-2DW-0.00圖3：Ap=0.05MPa時(shí)的曲線VelufiIntMSptSlope002 0,04 006q平均(m'An2)圖4：Ap=0.04MPa時(shí)的曲線不同壓力下的K、q、T值列于表2中。

△p(MPa)斜率截距過濾常數(shù)K（m2/sq血）t(s)0.0636838559.45.42918E-050.01524.24740.0569775534.32.86636E-050.00772.04570.0498890318.22.02245E-050.00320.5119壓差變大，K變大，q變大，表2：T變大。不同壓力下的各數(shù)值e e3、將不同壓力下測(cè)得的K值作lgK~lgAp曲線，如圖5所示，根據(jù)斜率為（1—s）,可計(jì)算得s=1.401。圖5：lgK~lg^p曲線六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上，針對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差，分析可能有以下幾點(diǎn)：1、計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確：讀取液面與按下秒表存在誤差。2、 每次濾漿濃度不完全相同。3、 濾餅在每次實(shí)驗(yàn)中的狀況不同，