过滤与传热实验(新)(1).doc

实验讲稿实验三 恒压过滤实验一、实验目的1熟悉板框过滤机的构造和操作方法； 2测定恒压过滤操作时的过滤常数 K 、 qe 、 e 及压缩性指数s和滤饼常数k。二、基本原理过滤是液体通过滤渣层（过滤介质与滤饼）的流动。无论是生产还是设计，过滤计算都要有过滤常数作依据。由于滤渣厚度随着时间而增加，所以恒压过滤速度随着时间而降低。不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大，即使是同一种物料，由于浓度不同，滤浆温度不同，其过滤常数也不尽相同，故要有可靠的实验数据作参考。根据恒压过滤方程： （1） 式中: 单位过滤面积获得的滤液体积 m3/m2 单位过滤面积的虚拟滤液体积 m3/m2 实际过滤时间 s 虚拟过滤时间 s 过滤常数 m2/s 将(1)式微分得: （2）当各数据点的时间间隔不大时，可以用增量之比 来代替即： 上式为一直线方程。试验时，在恒压下过滤要测定的悬浮液，测出过滤时间及滤液累计量q的数据，在直角坐标纸上标绘对的关系，所得直线斜率为 截距从而求出K，。 由下式得： 过滤常数的定义式： （3） 两边取对数： （4） 因 s常数，常数，故与p的关系，在双对数坐标上标绘的是一条直线。直线的斜率为 1-s，截距为lg2k，由此可计算出压缩性指数 s和滤饼常数。三、实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。1空压机；2压力罐；3安全阀；4压力表；5压力传感器；6清水罐；7滤框；8滤板；9手轮； 10通孔切换阀； 11调压阀； 12电磁阀； 13配料罐； 14地沟；15电子天平图1 板框压滤机过滤流程CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力罐中，用压缩空气加以搅拌使CaCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流到电子天平处称量，压缩空气从压力罐上排空管中排出。板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm，每个框过滤面积 0.0127m2(实际测量为0.0127m2。)，框数2个。空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8Mpa。四、实验步骤1实验准备配料：在配料罐内配制含CaCO310浓度高容易堵塞。20（wt. %）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。设定压力：分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需调节压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀可略开。装板框：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。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（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）。灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/22/3处，关闭进料阀门。2过滤过程鼓泡：通压缩空气至压力罐，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。过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表指示过滤压力，清液出口流出滤液。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800mL左右。记录相应的过滤时间。每个压力下，测量810个读数即可停止实验。若欲得到干而厚的滤饼，则应每个压力下做到没有清液流出为止。电子天平将测得滤液质量的数据传给计算机，计算机将其转换成体积后显示在组态软件上。（注意：V在800mL左右时点击采集数据）一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。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搅拌配料，进入下一个压力实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。3清洗过程关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为清洗状态）。打开清洗液进入板框的进出阀门（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）。此时，压力表指示清洗压力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同压力下过滤速度小很多。清洗液流动约1min，可观察混浊变化判断结束。一般物料可不进行清洗过程。结束清洗过程，也是关闭清洗液进出板框的阀门，关闭定值调节阀后进气阀门。4实验结束先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源。打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗。注意事项：1熟悉各阀门、管路、板框压滤机的走向，在操作过程中千万不要把阀门的作用搞错。2滤板、滤框的安装要正确。3滤布应先湿透，安装时，滤布孔要对准压滤机孔道。表面要拉平。4过滤压力要维持恒定，过滤压力的选用必须征得指导教师的同意。5CaCO3加入桶内时一定要过滤，防止杂质堵塞管道、闸门、螺杆泵造成过滤压力不稳定。 五、实验数据及处理结果1实验数据记录压力p1（1.0 kg/cm2）p2（1.5 kg/cm2）p3（2.0 kg/cm2）序号过滤时间滤液量q过滤时间滤液量q过滤时间滤液量q123456782实验数据处理结果1）由恒压过滤实验数据求过滤常数K、qe、e。2）比较几种压差下的K、qe、e值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。3）在直角坐标纸上绘制lgKlgp关系曲线，求出s和k的值。六、思考题1你的实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？2. 为什么过滤开始时，滤液常常有一点混浊，过一段时间才转清？实验讲稿实验四 换热器的操作和传热系数的测定一、实验目的1、了解换热器的结构；2、掌握测定传热系数K的方法；3、学会换热器的操作方法，提高研究和解决传热实际问题的能力二、基本原理列管式换热器是工业生产中广泛使用的一种间壁式换热设备，通常由壳体、管束、隔板、挡板等主要部件组成。冷、热流体借助于换热器中的管束进行热量交换而完成加热或冷却任务。衡量一个换热器性能好坏的标准是换热器的传热系数K值。 由传热速率方程式知： Q=K A式中 可由P，R两因数根据安得伍德（Underwood）和鲍曼(Bowman)提出的图算法查取。式中： 、热、冷流体的传热速率WQ换热器的传热速率W、热、冷流体质量流量kg/s(=)、热、冷流体的平均恒压热容J/kg、热流体进、出口温度、冷流体进、出口温度K换热器的总传热系数W/A换热器传热面积（A）冷、热流体的对数平均传热温差按逆流流动形式计算的对数平均传热温差以管束外表面积为基准的传热系数可由下式求取： 三、实验装置及流程介质A：空气经增压气泵（冷风机）C601送到水冷却器E604，调节空气温度至常温后，作为冷介质使用。介质B：空气经增压气泵（热风机）C602送到热风加热器E605，经加热器加热至70后，作为热介质使用。介质C：来自外管网的自来水。介质D：水经过蒸汽发生器R601汽化，产生压力为0.2MPa(G)的饱和水蒸汽。从冷风风机C601出来的冷风经水冷却器E604和其旁路控温后， 进入列管式换热器E603的管程，与热风换热后放空； 经板式换热器E602与热风换热后放空； 经套管式换热器E601内管，与水蒸气换热后放空； 经列管式换热器E603管程后，再进入板式换热器E602，与热风换热后放空。从热风风机C602出来的热风经热风加热器E605加热后，分为三路： 进入列管式换热器E603的壳程，与冷风换热后放空； 进入板式换热器E602，与冷风换热后放空； 经列管式换热器E603壳程换热后，再进入板式换热器E602，与冷风换热后放空。其中，热风进入列管式换热器E603的壳程分为两种形式，与冷风并流或逆流。从蒸汽发生器R601出来的蒸汽，经套管式换热器E601的外管与内管的冷风换热后排空。工艺参数指标：温度控制：热风加热器出口热风温度：080，高位报警：H=100；水冷却器出口冷风温度：030；列管式换热器冷风出口温度：40-50，高位报警：H=70；流量控制：冷风流量：1560m3/h热风流量：1560m3/h；液位控制：蒸汽发生器液位：200-500mm,低位报警：L=200mm。四、实验步骤准备阶段检查所有仪表、设备是否处于正常状态，开启总电源开关，打开控制柜上空气开关33（1QF），打开装置仪表电源总开关10(2QF)，打开仪表电源开关SA1(8), 查看所有仪表是否上电，指示是否正常。将各阀门顺时针旋转操作到关的状态。检查孔板流量计正压阀和负压阀是否均处于开启状态（实验中保持开启）。调节温度控制仪的设定温度到指定值。实验阶段1、启动热风机C602，调节风机出口流量FIC602为某一实验值，开启C602热风风机出口阀VA05，列管式换热器E603热风进、出口阀和放空阀（VA13、VA16、VA18),启动热风加热器E605（首先在C3000A上手动控制加热功率大小，待温度缓慢升高到实验值时，调为自动，其具体操作方法看附件四），控制热空气温度稳定在80。注意:当流量FIC60220%时禁止使用热风加热器，而且，风机运行时，尽量调到最大功率运行。2、列管式换热器开车：（1）设备预热依次开启换热器热风进、出口阀和放空阀（VA13、VA16、VA18），关闭其它与列管式换热器相连接管路阀门，通入热风(风机全速运行），待列管式换热器热风进、出口温度基本一致时，开始下步操作。（2）并流操作依次开启列管式换热器冷风进、出口阀（VA08、VA11），热风进、出口阀和放空阀（VA13、VA16、VA18），关闭其它与列管式换热器相连接管路阀门。启动冷风风机C601，调节其流量FIC601为某一实验值，开启冷风风机出口阀VA04，开启水冷却器E604冷风出口阀VA07，自来水进出阀（VA01、VA03），通过阀门VA01调节冷却水流量，通过阀门VA06控制冷空气温度TI605稳定在30；调节热风进口流量FIC602为某一实验值、热风加热器出口温度TIC607（控制在80）稳定，调节热风电加热器加热功率，控制热风出口温度稳定。待列管式换热器冷、热风进出口温度基本恒定时，可认为换热过程基本平衡，记录相应的工艺参数。以冷风或热风的流量作为恒定量，改变另一介质的流量，从小到大，做3-4组数据，做好操作记录。（3）逆流操作依次开启列管式换热器冷风进、出口阀（VA08、VA11），热风进、出口阀和放空阀（VA14、VA17、VA18），关闭其它与列管式换热器相连接管路阀门。启动冷风风机C601，调节其流量FIC601为某一实验值，开启冷风风机出口阀VA04，开启水冷却器空气出口阀VA07，自来水进出阀（VA01、VA03），通过阀门VA01调节冷却水流量，通过阀门VA06控制冷空气温度TI605稳定在30（其控温方法为手动，如主要控制回路中的2.2.4）；调节热风进口流量FIC602为某一实验值、热风加热器出口温度TIC607（控制在80）稳定，调节热风电加热器加热功率，控制热风出口温度稳定。待列管式换热器冷、热风进出口温度基本恒定时，可认为换热过程基本平衡，记录相应的工艺参数。以冷风或热风的流量作为恒定量，改变另一介质的流量，从小到大，做3-4组数据，做好操作记录。实验结束停止热风加热器，继续大流量运行冷风风机和热风风机，当冷风风机出口总管温度接近常温时，停冷风、停冷风风机出口冷却器冷却水；当热风加热器出口温度TIC607低于40时，停热风风机。装置系统温度降至常温后，关闭系统所有阀门。切断控制台、仪表盘电源。清理现场，搞好设备、管道、阀门维护工作。五、实验记录及数据处理1、实