一、恒压过滤常数测定实验.doc

化 工 原 理 实 验 报 告 实 验 名 称： 恒压过滤常数测定实验 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 日 期： 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、e及压缩性指数S的方法；4、了解操作压力对过滤速率的影响。二、 实验原理1、过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。2、影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为： (q+qe)2=K(+e) （1） K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。对（1）式微分得：2(q+qe)dq=Kd （2） 该式表明以d/dq为纵坐标，以q为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K，截距为2qe/K。（2）式中可用/q代替d/dq，用代替q 。上式可以改写成：/q=2/K* q+2/K* qe （3）在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔i，和对应的滤液质量M（除水的密度换算成体积Vi），可计算出一系列i、qi、i，在直角坐标系中绘制/q的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2qe/K，可求得K和qe，再根据e=qe2/K，可得e。三、 实验装置流程图一、板框压滤机过滤装置图CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。四、 实验步骤及注意事项1. 开启电源开关，关闭所有手动阀门。配制含CaCO335（wt%）的水悬浮液。2. 料液搅拌：开启空压机，关闭阀1、阀4、阀5，打开阀3、阀2，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。 3. 安装过滤系统：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿。滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。4. 重力灌料：等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀3，打开阀5及压力料槽上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜2/3处，关闭阀2、阀5。5. 压力料槽搅料：打开阀4，通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。6. 压力料槽稳压。打开1#气路，打开阀2、阀5、阀7、阀10、阀12、阀14，开始实验。7. 开启过滤段阀门，开始计时。手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次V取0.10.5kg左右，滤液量可以由电子天平处读出。记录相应的过滤时间及滤液量。每个压力下，测量810个读数即可停止实验。8. 切换气路，压力稳定后重复过滤实验。9. 料液压回：实验完毕关闭阀2、阀4，打开阀4、阀6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶。10. 清洗滤布：每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。11. 关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。五、 原始实验数据（附页）六、 数据处理1、已知：每个框过滤面积0.038m2，框数2个 A=220.038=0.152 m2表6-1、滤液量数据记录时间(S)低压P1中压P2高压P3滤液量/Kg滤液体积V / m3滤液体积增量V / m3滤液量/Kg滤液体积V / m3滤液体积增量V / m3滤液量/Kg滤液体积V / m3滤液体积增量V / m3201.2311.231*10-31.231*10-33.0223.022*10-33.022*10-32.2192.219*10-32.219*10-3402.4652.465*10-31.234*10-36.0016.001*10-32.979*10-34.3564.356*10-32.137*10-3603.4753.475*10-31.010*10-38.6258.625*10-32.624*10-36.1406.140*10-31.784*10-3804.4604.460*10-30.985*10-311.2311.23*10-32.605*10-37.8807.880*10-31.740*10-31005.4805.480*10-31.020*10-313.72613.726*10-32.496*10-39.4679.467*10-31.587*10-31206.4056.405*10-30.925*10-315.87915.879*10-32.153*10-310.99010.990*10-31.523*10-31407.2977.297*10-30.892*10-318.12518.125*10-32.246*10-312.46312.463*10-31.473*10-31608.1458.145*10-30.848*10-320.17120.171*10-32.046*10-313.90613.906*10-31.443*10-3表6-2、单位时间过滤面积对应的滤液体积和体积增量（计算公式: q=V/A）时间间隔(20S)低压P1中压P2高压P3q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)q/(m3/m2)t/q/(sm2 .m-3)18.099*10-32469.4419.881*10-31005.9814.599*10-31369.96216.217*10-32463.6639.480*10-31020.4628.658*10-31422.58322.862*10-33009.7856.743*10-31158.5540.395*10-31704.01429.342*10-33086.4273.881*10-31166.9951.842*10-31747.18536.053*10-32980.1890.303*10-31217.8862.283*10-31915.52642.138*10-33286.77104.467*10-31412.0372.302*10-31996.21748.007*10-33407.73119.243*10-31353.5581.993*10-32063.77853.585*10-33585.51132.704*10-31485.7791.487*10-32106.591）、低压P1, t/qq曲线：低压时得到直线y=24429.97x+2253.5K=2/24429.97=8.187*10-5 qe=2253.5/24429.97=0.092 e= qe/K=1126.72）、中压P2, t/qq曲线：2）、中压P2, t/qq曲线:3）、高压P3, t/qq曲线:中压时得到直线y=4297.80x+885.6K=2/4297.80=4.65*10-4 qe=885.6/4297.80=0.2061 e= qe/K=443.23）、高压P3, t/qq曲线：高压时得到直线y=10374.75x+1215.5K=2/4297.80=1.93*10-4 qe=885.6/4297.80=0.1172 e= qe/K=607.2七、结果分析与讨论1本实验的目的是通过恒压过滤实验验证过滤基本原理，实验时要注意夹滤布要对牢板上的洞，安装滤板和滤框用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧。1、 本实验操作比较简单，但是容易产生误差。误差的来源主要包括： 1）、板框之间连接不紧密，水没有经过滤布就直接流下来被作为滤液；2）、CaCO3没有搅拌均匀；3）、接、到滤液时不慎溅出；4）、计时产生的时间误差；5）、仪器本身的误差；6）、读数时的个人无误差。八、 思考题解答1、在恒压过滤实验中,为什么随着过滤的进行,所得滤液越来越少？过滤实验,主要是靠压差滤液过滤进行的，在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力加大，实际提供给滤液作为动力的压差减少，滤液越来越难通过滤饼，甚至在过一段时间后，过滤就会因为阻力大而停滞。2、为什么过滤开始时，滤液常常有点混浊，过段时间后才变清？在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始没有滤饼层，过滤效果不佳，随着滤饼层的增厚，滤液就变清了。开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒