恒压过滤常数测定实验(1).doc

序号：15化 工 原 理 实 验 报 告一、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；5. 学会有关测量与控制仪表的方法。2、 基本原理实验原理：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。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：(1)由此可以导出过滤基本方程式：(2)恒压过滤时，令k=1/rv，K=2kp1-s，q=V/A，qe=Ve/A，对(2)式积分得：(q+qe)2=K(+e)(3)K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。对（3）式微分得：2(q+qe)dq=Kd (4)用/q代替d/dq，用代替q 。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。改变过滤压差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(B)(5)在实验压差范围内，若B为常数，则lgKlg(p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S。3、 实验装置流程4、 实验步骤及注意事项1、 开启电源开关。关闭所有手动阀门。2、 料液搅拌：开启空压机，打开阀3、缓慢微开阀4，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。（缓慢微开的目的，是为了防止气体速度太快而冲料）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2，在压力槽排球阀16打开的情况下，打开阀4、阀6，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜1/21/3处，关闭阀4、阀6。5、压力料槽搅料：通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌，压力料槽的排气阀要不断缓缓排气。至混浊时停止。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，开始试验。7、开启过滤段阀门，开始计时：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。每20秒记录一次V变化量。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：打开板框，观察滤饼的形状。用过滤出来的清水洗涤滤布，将水倒回料液槽供下次实验用。11、关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。5、 原始实验数据（附页）低压（0.15MPa）中压（0.21MPa）高压（0.24MPa）时间t/s滤液质量m/kg时间t/s滤液质量m/kg时间t/s滤液质量m/kg00.95400.68700.491201.418201.072200.743401.823401.419400.984602.197601.732601.215802.542802.019801.4371002.8601002.2961001.6411203.1541202.5601201.8481403.4351402.8061402.0401603.7021603.0401602.2236、 数据处理q =Ve/A=m/(A)=1000kg/m3,A为滤饼面积，A=0.11*0.11*2=0.0242m2低压（0.15MPa）中压（0.21MPa）高压（0.24MPa）q m3/m2qm3/m2 /qsm2/m3qm3/m2qm3/m2/qsm3/m2qm3/m2qm3/m2/qsm3/m20.01917 0.01917 1043.103 0.00000 0.01591 1257.143 0.01041 0.01041 1920.635 0.03591 0.01674 1195.062 0.01591 0.01434 1394.813 0.02037 0.00996 2008.299 0.05136 0.01545 1294.118 0.03025 0.01293 1546.326 0.02992 0.00955 2095.238 0.06562 0.01426 1402.899 0.04318 0.01186 1686.411 0.03909 0.00917 2180.180 0.07876 0.01314 1522.013 0.05504 0.01145 1747.292 0.04752 0.00843 2372.549 0.09091 0.01215 1646.259 0.06649 0.01091 1833.333 0.05607 0.00855 2338.164 0.10252 0.01161 1722.420 0.07740 0.01017 1967.480 0.06401 0.00793 2520.833 0.11355 0.01103 1812.734 0.08756 0.00967 2068.376 0.07157 0.00756 2644.809 图1： 低压时/qq的关系 由上表可知：2/k=8154.59,所以k=2.4526*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=967.20，所以qe=0.1186m3/m2因为e=qe/k,所以e=483.6s 图2：中压时/qq的关系 由上表可知：2/k=9975.53,所以k=2.005*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=1146.50，所以qe=0.1149m3/m2因为e=qe/k,所以e=573.25s图3：高压时/qq的关系由上表可知：2/k=11745.58,所以k=1.7028*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=1826.20，所以qe=0.1555m3/m2因为e=qe/k,所以e=913.22s7、 结果分析与讨论1. 实验过程中即使滤布夹得很紧，还是发生了较为严重的漏水现象，使实验存在较大的误差。2. 实验过程中，在进行调压时，压力开始时不稳定，导致滤液开始时流速不稳，影响数据记录。3. 时间间隔为20s，相隔比较短，时间控制不好就更会导致误差的偏大。八、思考题解答当你在某一恒压下所测得的K，qe，e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？K逐渐变大，qe也将逐渐变大，e逐渐变小2、影响过滤速率的主要因素有哪些？仪器的阻力，以及由于在滤布上所积累的滤饼越来越多，导致阻力增大，所滤液经过的