2021过滤实验(实验报告)

2021过滤实验(实验报告)2020年过滤实验(实验报告)实验三过滤实验一、实验目的熟悉板框压滤机的结构。学会板框压滤机的操作方法。测定一定物料恒压过滤过程中的过滤常数K和qe，确定恒压过滤方程。二、实验原理过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动。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。因此在势能差δ（p+ρgz）不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降，即过滤速度不断降低。过滤速度u的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即u=dV/(Adτ),式中A代表过滤面积m2,τ代表过滤时间s，V代表滤液量m3。影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液（含有固体粒子的流体）性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知过滤速度，即为流体经过固定床的表现速度u。同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺范围。因此，可利用流体通过固体床压降的简化数学模型，寻求滤液量q与时间τ的关系。在低雷诺数下，可用康采尼（Kozeny）的计算式，即LKaddqu1)1(223对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速度的计算式为)(2)(eeqqKqqrvddq式中qe=Ve/A,Ve为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量m3；r为滤饼的比阻1/m2;v为单位体积滤液所得到的滤饼的体积m3/m3;μ为滤液的粘度Pa·s；K为过滤常数m2/s。在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得q2+2qqe=Kτ。由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间或者在过滤时间、过滤条件一定是为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。在利用上述方程计算时，需要知道K、qe等常数，而K、qe常数只有通过实验才能测定。在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式eqKqKq21因此，实验时只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量以τ/q~q作图得直线。读取直线斜率1/K和截距2qe/K值，进而计算K和qe的值。若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液q1，则在τ1和τ2及q1至q2范围内将上述微积分方程积分整理后得)(2)(11111eqqKqqKqq上述表明q-q1和（τ-τ1）/（q-q1）为线性关系，从而能方便地求出过滤常数K和qe。三、实验装置和流程1、装置实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、过滤机量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙（CaCO3）或碳酸镁（MgCO3）的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液有供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过过滤机过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。2、实验流程本实验的流程如下图所示。图中给出了两套装置的流程。四、实验操作步骤及要点1、正确安装滤器，防止泄露2、检查料液阀、恒压阀、排气阀是否关闭。记录清液槽液位初值。3、通过料液阀维持缓冲罐中一定液位。4、排气（用容器在排气口挡一下）。5、一旦有清液流出，立即开始计时。6、排气结束，打开恒压阀，开始恒压过滤。记录此刻清液槽液位并秒表交替计时一次。此后，液位每上升一定高度记录一次液位值并秒表交替记录一次。7、当清液流量很小时，实验结束。8、关闭料液阀，关闭恒压阀，打开排气阀减压。9、回收滤饼，清洗滤器。五、实验数据记录过滤物系:轻质碳酸钙圆板过滤器直径内径150mm过滤操作压强0.07MPa序号时间间隔(s)间隔中的滤液量（mL）1（恒压前）53660210560310420410370510300610320710226810234910200101018011101901210184131017014101761510170161016217101601810140191013820101382110148221012623101202410100251096261090271092六、实验数据处理序号时间间隔δτ(s)间隔滤液量δV（m3)△qm3/m2累积滤液量V(m3)累积qm3/m2累积时间τ(s)（τ-τ1）∕（q-q1）(q-q1)m3/m21530.000660.037370.000660.03737532100.000560.031710.001220.0690715331401790.031713100.000420.023780.001640.09285253360.459190.055484100.000370.020950.002010.1138035339500000.076435100.00030.016990.002310.1307945342181820.093426100.000320.018120.002630.1489055344286800.111547100.0002260.012800.002860.1617065348581970.124338100.0002340.013250.003090.1749575350796300.137589100.00020.011320.003290.1862785353262360.1489010100.000180.010190.003470.1964695356702850.1590911100.000190.010760.003660.20722105358750000.1698512100.0001840.010420.003840.217641153610.199440.1802713100.000170.009620.004010.22726125363932020.1898914100.0001760.009960.004190.237231353650.460340.__615100.000170.009620.004360.24685145366310810.2094816100.0001620.009170.004520.25602155368011140.2186617100.000160.009060.004680.26508165370635510.2277118100.000140.007930.004820.27301175372438010.2356419100.0001380.007810.004960.28082185373360470.2434520100.0001380.007810.005100.28863195375168320.2512721100.0001480.008380.005250.297012053770.279110.2596522100.0001260.007130.005370.30415215378165750.2667823100.000120.006790.005490.31094225380170120.2735724100.00010.005660.005590.31660235382677010.2792425100.0000960.005440.005690.32204245384078760.2846726100.000090.005100.005780.32713255386763780.2897727100.0000920.005210.005870.33234265388429940.29498解间隔滤液量δV=0.66÷1000=0.00066m3q=AV=215.0785.000066.0=0.0373723/mm累积滤液量32100122.000066.000056.0mVVV累积2321/06908.003171.003737.0qqqmm累积时间τ=53+10=153s11qq=03171.010=31358q-q1=0.06907-0.03737=0.0317123/mm七、实验结果与分析将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出K和qe，并写出恒压过滤方程。由作图可知，直线的斜率和截距分别为1971和206，即K1=19712/ms，)(21qqKe=206s/m。得K=-41007.5sm/2，23e/015.0qmm求得恒压过滤方程为6.205q-q1971q-q-111）（2、用最小二乘法求斜率和截距并求出K和eq，与图解求出的比较。答设xy则=]x)[(]y)[(22）（平均平均平均平均平均xxxy=1971=平均平均x-y=206K=sm/1007.524-3、本实验如何洗涤滤饼？答采用横穿洗涤法，洗涤液穿过两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终时滤液流动路径的两倍，而洗涤液流通的面积又仅为过滤面积的一半。4、本实验如何吹干滤饼？答随着过滤时间的增加，被截留在滤网上的固体杂质越来越多，使滤饼厚度不断增加，这样过滤阻力增大，罐内压力升高，当压力升到一定值时需要排渣，停止向灌内输入待滤液并将压缩空气经溢流管吹入罐内，将罐内待滤液压入另一台过滤机或其他容器内，并吹干滤饼。5、在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数s和物料特性常数k？答改变实验所用的过滤压差△p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得lgK=(1-s)lg(△p)+lg(2k)在实验压差范围内，若k为常数，则lgK~lg(△P)的关系在直角坐标上应是一条直线，直线的斜率为（1-s）,可得滤饼压缩性指数s，由截矩可得物料特性常数k。下载文档收藏分享赏0