化工原理过滤实验报告

恒压过滤实验一、实验目的1、熟悉板框压滤的构造和操作方法；2、测定恒压过滤方程中的常数。二、实验原理板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板、滤框、洗板和滤布组成，板框外形是方形，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图1—1所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。图1—1过滤和洗涤时液体流动路线示意图在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示：)()(22eeKAVV（1）式中：V——时间θ内所得滤液量[m3]Ve——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m3]θ——过滤时间[s]θe——获过滤液量Ve所需时间[s]A——过滤面积[m2]K——过滤常数[m2/s]若令：q=V/A及qe=Ve/A，代入式（1）整理得：)()(2eeKqq（2）式中：q——θ时间内单位面积上所得滤液量[m3/m2]qe——虚拟滤液量[m3/m2]K、qe和θe统称为过滤常数。式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为此将式（2）微分整理得：eqKqKdqd22上式以增量代替微分：eqKqKq22（3）式（3）为一直线方程，直线的斜率为K2，截距为Kqe/2，式中△θ,△q和q均可测定。以q为纵坐标，q为横坐标作图如图1—2所示，由图中直线的斜率和截距便可求得K和qe值。常数θe可在图上取一组数据代入式（3）求取，也可用下式计算：Kqee/2（4）最后就可写出过滤方程式（2）的型式。图1—2方程（3）图解板框压滤是间歇式操作，始点和终点数据误差较大，作图时应舍去。又因式（3）中q与q为阶梯型函数关系，故作图时先作阶梯线，后经各阶梯水平线中点联直线以求取过滤操作线。三、实验流程实验流程由贮槽、齿轮泵和板框机等组成。滤液量用容量法或重量法测定，如图1—3所示。请注意：齿轮泵是正位移泵，泵出口必须设回流管路进行流量调节。1—滤浆槽2—齿轮泵3—电动机4—回流阀5—调节阀6—压力表7—板框机8—压紧螺旋9—容器10—磅称图1—3板框过滤实验流程图四、实验步骤1、熟悉实验流程、板框结构、排列方法。2、浸湿滤布，拉平后装机，框数宜取两个，螺旋压紧，要保证进滤浆及出滤液的路线畅通，并且板框之间逢隙不漏液。3、在滤浆槽1内配制10%左右的碳酸钙水溶液50公斤，先人工搅拌均匀，后关调节阀5，开回流阀4，启动齿轮泵2（先转动靠背轮是否灵活后合电开关），进行回流搅拌。4、作好滤液流量测定准备（用定容量计时法，即滤液每流出1升，计时1次，时间单位为秒）。5、打开调节阀5，关小回流阀4，把滤浆送进压滤机7，压力表6读数要稳定在0.1MPa左右，过程中若压力指示有波动，可用阀4和阀5调节使之稳定。6、当滤液出口处滤液呈滴状慢慢滴出时可停止操作，结束实验，先停齿轮泵，后松开机头，取出滤饼放置盘上，清洗滤布和全机。7、取框1块测量面积，并计算总过滤面积。8、记下操作压力和滤液温度。9、归还所借秒表，清理现场。五、原始数据序号Δθ时间/sΔV体积差/L134.41.2274.31.23104.314124.915134.616145.41713918146.919144.8110148.4111147.4112165.1113149.7114152.11过滤面积A=边长×边长-πd²/4=0.12×0.12-3.141592653×0.0275×0.275/4=0.013806m²六、数据处理序号Δθ时间/sΔV体积差/LΔV/m³Δq=ΔV/AΔθ/Δqq/(m3/m2)两个相邻q的平均值q相邻的两个Δθ/Δq平均Δθ/Δq134.41.20.00120.086918463395.77322230.0869184630.043459231395.7732223274.31.20.00120.086918463854.82414010.1738369250.130377694625.29868123104.310.0010.0724320521439.9702470.2462689770.2100529511147.3971944124.910.0010.0724320521724.3747260.3187010290.2824850031582.1724865134.610.0010.0724320521858.2933390.3911330810.3549170551791.3340326145.410.0010.0724320522007.39860.4635651340.4273491081932.845969713910.0010.0724320521919.0399270.5359971860.499781161963.2192638146.910.0010.0724320522028.1076640.6084292380.5722132121973.5737959144.810.0010.0724320521999.1149740.680861290.6446452642013.61131910148.410.0010.0724320522048.8167280.7532933420.7170773162023.96585111147.410.0010.0724320522035.0106850.8257253940.7895093682041.91370612165.110.0010.0724320522279.377640.8981574460.861941422157.19416213149.710.0010.0724320522066.7645830.9705894980.9343734722173.07111114152.110.0010.0724320522099.8990851.0430215511.0068055242083.331834q1=△q=△VA=1.2×10−30.013806=0.0892m3/m2△θ△q=34.40.0892=395.77sm2/m3同理可求得其他各组数据，见上表，用计算机画出q与q的线性曲线，如下图所示：由直线方程y=665.52x+1529.8与方程eqKqKq22相比较，得：2/K=665.52→K=0.003005m²/s2qe/K=1529.8→qe=2.30m³/m²y=665.52x+1529.80500100015002000250000.511.5系列1线性(系列1)Kqee/2=2.30×2.30/665.52=0.079s则过滤方程的具体形式为：)()(2eeKqq即：(q+2.30)²=0.003005×(θ+0.079)七.结果讨论（Ⅰ）从上面的数据及所作出的图来看，本次实验存在一定误差，可能有几个方面的原因：从实验数据上来看：虑浆非常的稀，滤液流出的速度比较慢，用定容量计时法，由于人为操作原因，所量取的一升滤液不够精确，也有些流到了地面；以及计时者的反应时间带来实验误差。本次实验中即使滤布夹得很紧但是还存在着漏水现象，滤液流完时，并不是很澄清，使得实验误差很大。滤液流出速度慢也是实验产生误差的原因。（Ⅱ）思考题：答:在实验中提高板框压滤机的生产能力的方法有：凡是能提高过滤速度、减少过滤洗涤时间和压滤机重装时间的方法都可行，如：1、提高过滤速度；增大过滤压差；提高滤液温度，减小滤液黏度；对于可压缩滤渣可加入助滤剂，提高滤饼刚性，降低滤饼阻力。2、减少洗涤时间，洗涤液的选择上，可进行实验选择。3、减少重装时间，寻找最简单有效地重装过程。