化工原理试验

化工原理实验板框过滤实验制作：谢少雄一.实验目的1、熟悉板框压滤机的构造和操作方法；2、通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；3、学会测定过滤常数K、qe的方法；4、了解操作压力对过滤速率的影响。二.基本原理过滤过程过滤是以某种多控物质作为介质来处理悬浮乳液的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来，从而实现固液分离，因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒通过床层的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。过滤速度由过滤介质两端的压力差及过滤介质的阻力决定.过滤介质阻力由二部分组成,一为滤布,一为滤渣.(先积下来的滤渣成为后来的过滤介质).因为滤渣厚度随着时间增加,所以恒压过滤速度随着时间而降低.)()(2eeKqq33/mm23/mmsm/2式中：q—单位过滤面积的滤液体积，qe—单位过滤面积的虚拟滤液体积，τe—虚拟过滤时间，s在恒压过滤情况下.滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:AVq/V—滤液体积，m3τ—过滤时间，sK—滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定，A—过滤面积，m2eKSVVe22式中:V━时间内的滤液量，（）3m━eV虚拟的滤液液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤渣时，应得到的滤液量,（）3mS━过滤面积，（）2m对于不可压缩性滤渣,在恒压过滤情况下.滤液量与过滤时间的关系可用下式表示:K━过滤常数，（）sm2━相当于得到滤液V所需的过滤时间，（S）e━相当于得到滤液所需的过滤时间，（S）式中SVq即单位过滤面积的滤液量（m）将过滤方程式微分后得到Kddqqqdqe22整理后得：KqKqdqde22Kqqqe22上式也可写成：以代qdqd，则得kqKqqe22q将对q标绘（q取各时间间隔内的平均值），在恒压条件下，用秒表和计量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤液体积，由此算出一系列在直角坐标系中绘制的函数关系，得一直线。从而可确定过滤常数K和qe。载距cKqe2由此可求出K和eq如图形操作3-1所示，直线斜率BAk2图3---1q23mmmsqCBA三.装置和流程实验装置由配浆槽、贮浆罐、洗水罐、板框压滤机、计量筒及空气压缩机等组成，板框过滤机除固定头和可动头外，配有一纽滤板（非洗涤板）一块，三纽滤板（洗涤板）两块，二纽滤框四块，滤框厚度为20mm。板框的四个角均开有19mm的孔，在板框装合后，即可构成供滤液，滤饼和洗水流通的孔道。3MgCO的悬浮液在配浆槽内配制一定浓度（浓度在2-4%左右）后，送入贮罐用搅拌器加以搅拌，使之均匀，并用压缩空气从贮浆罐送至板框压滤机压滤。滤液在计量桶内计量。洗水同样用再压缩空气从洗水罐压送至板框过滤机行洗涤，洗水也入量筒计量。实验完毕，贮浆罐中的滤浆用压缩空气送至配浆槽贮存。水压缩空气回流水排气压缩空气冲洗洗水滤液滤浆配浆槽储浆罐排污洗水罐板框压滤机计量筒压力表空气过滤减压阀搅拌器安全阀液位计水液位计计量筒液位计电动机和减速器水图3—2实验装置流程滤液出口滤液及洗叶液出口洗水入管滤浆入管一板二板框的一角三板170170R4019图3—3板框结构图返回滤框厚度为20mm,每个框的过滤面积为20478.0m过滤面积22191.04204.017.017.0mA板框过滤机的板框结构如图3-3所示滤布：工业用计量桶：长146mm、宽150mm过滤板:规格:170×170×20（mm）。1、过滤操作步骤（1）悬浮液的配制：浓度为3-5%（重量）较为适宜，配制好开动压缩机将其送入贮浆罐中，使滤液搅拌均匀。（2）按板、框的纽数以1-2-3-2-1-2…的顺序排列过滤机的板和框，把滤布用水湿透，再将滤布覆盖滤框的两侧（注意滤布孔要对准过滤机的孔道，表面要平整，不起皱纹，以免漏液），然后用压紧螺杆压紧板和框。（3）启动压缩机，排除减压阀前管内可能积存的水后，打开减压阀前的阀门及进入贮浆罐的压缩空气阀门，调节空气过滤减压阀，使其压强与选定的过滤压强一致，这样，压缩空气进入贮浆罐，维持过滤压强恒定。四、实验步骤（4）关闭过滤机固定头左下方的洗水阀，打开其上方的两个滤液出口阀，然后打开其右下方的滤浆进入旋塞，滤浆便被压入板框过滤机内过滤，滤液流入计量筒计量，测定V和相应的，待滤液充满全部滤框后，关闭滤浆进入旋塞，停止过滤（5）待滤渣装满框时即可停止过滤.(可以滤液量显著减少一滴一滴的流出为准).2、测定洗涤速率（1）将水放入洗水罐后关闭进水阀.（2）打开压缩空气进口阀,使压缩空气进入洗水罐,维持洗涤压强与过滤时的压强相等.（3）关闭过滤机固定头左上方的滤液出口阀,开启左下方的洗水进口阀,洗少穿过滤渣层后流入计量筒,测取有关数据.洗涤完毕后,旋开压紧螺杆并将板,框拉开,卸出滤渣,清洗滤布,整理板,框重新组装,以进行另一个操作循环.实验结束后,停止搅拌,立即用压缩空所将贮浆罐内的剩余悬浮液送回配浆槽内贮存,停压缩机.清洗贮浆罐及液位计等,以免剩余悬浮液沉淀,堵塞管道,阀门等.五．报告要求1、将实验数据记录及整理列表。2、根据实验数据，求出过滤压强下的过滤常数K，qe。六.思考题1、为什么过滤开始时，滤液常常有一点混浊，过段时间才清？2、当操作压强增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？3、影响过滤速率的主要因素有哪些？4、滤浆浓度和操作压强对过滤常数K值有何影响？