化工原理实验恒压过滤

1、浙江科技学院实验报告 课程名称：化 工 原 理实验名称：恒压过滤常数测定实验学 院： 生物与化学工程学院专 业 班：化学工程与工艺111姓 名：王建福学 号： 5110420006同组人员：  杨眯眯   张涛 实验时间: 2013 年 11 月 14 日指导教师： 诸 爱 士一、实验课程名称：化工原理二、实验项目名称：恒压过滤常数测定实验三、实验目的和要求：1.熟悉板框压滤机的构造和操作方法； 2.通过实验,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

2、速率的影响。四、实验内容和原理实验内容：测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K及压缩性指数S。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)u：过滤速度，m/sK：康采尼常数，层流时，K5.0：床层空隙率，m3/m3：滤液粘度，Pasa：颗粒的比表面积

3、，m2/m3p：过滤的压强差，PaL：床层厚度，m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，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔i，和对应的滤液体积Vi，可计算出一系列i、qi、qi，在直角坐标系中绘制/qq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

4、(p)+lg(2k) (5)在实验压差范围内，若k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，进而确定物料特性常数k。五、主要仪器设备实验装置如图1所示：图1 板框压滤机过滤流程1-可移动框架 2-阀2 3-止回阀 4-压力料罐 5-排污阀 6放空阀 7玻璃视镜 8压力表9-压紧手轮 10-板框组 11-板框进口压力表 12-阀12 13-阀13 14-压力定值调节阀15-阀8 16-阀7 17-阀6 18-配料槽 19-出液口 20-指示尺 21-进水口 22-阀9 23阀10 24阀11 25阀5 26阀4 27阀3 28阀1 控制柜面

5、板图如图2：图2 控制柜面板图 1-仪表电源开关 2-空压机电源开关6-电子天平通讯串口 7-智能仪表通讯串口 8-压力显示仪 9-空气开关板框压虑机的结构尺寸：框厚度11mm，过滤总面积 0.0471m2。空气压缩机规格型号：V0.08/8，最大气压0.8MPa。六、操作方法与实验步骤（一）实验步骤：1. 配制含CaCO335（wt%）的水悬浮液。2. 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. 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，

6、然后再压紧）。4. 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. 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. 调节压力料槽的压力到需要的值。主要依靠调节压力料槽出口处的压力定值调节阀来控制出口压力恒定，压力料槽的压力由压力表读出。一般可以用一个阀调节不同的三个压力来做实验，具体压力根据操作情况现场决定，一般取2040kPa左右。考虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。打开阀7、阀10及阀12、阀13，开始加压过滤。7. 放置好电子天平，按下电

7、子天平上的“on”开关，打开电子天平，将料液桶放置到电子天平上。做好准备工作，可以开始实验。8. 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0.10.2kg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20个以上读数即可停止实验。关闭阀12。9. 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，实验结束后要在水桶中冲洗滤框、滤板及滤布，滤布不要折，应用刷子刷。七、实验数据记录与处理实验原始数据列于表1中,本实验称质量，再换算成体积。计算结果列于表2中。表1 实 验 数 据p1 40 kPap2 kPap3 kPaM(kg)V（

8、mL）V（mL）（s）M(kg)V（mL）V（mL）（s）M(kg)V（mL）V（mL）（s）0.440040031.350.440040033.000.440040034.80.440040036.170.440040041.550.440040044.480.440040046.62 计算示例表2 计 算 结 果p1 40 kPap2 kPap3 kPaq（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）q（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）q（m3/m2）/q（sm2/m3）q（m3/m2）0.0084925693691.46250.0084925690.008492569

9、3885.750.0169851380.0084925694097.70.0254777070.0084925694259.01750.0339702760.0084925694892.51250.0424628450.0084925695237.520.0509554140.0084925695489.5050.059447983八、实验结果与分析绘制不同压力情况下的关系线，求出K及s。表3 不同压力下的K值p（kPa）过滤常数K（m2/s）压缩性指数s=Y=37396x+3237.3斜率2/K=37396, 所以K=2/37396=5.3482*(10-5)(2/K)*qe=3237.3,

10、 所以qe=3237.3/37396=0.086568九、讨论、心得思考题1当操作压强增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤液，过滤时间是否缩短一半？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？答：1、1）当操作压强增加一倍，K值也增加一倍。因为K=2KP(1-S),对于不可压缩滤饼，S=0，而k与P无关，故当P增加一倍，K值也增加一倍。 2）而要得到同样的过滤液，过滤时间不是缩短一半。由u和P的关系式可知，随着P增加一倍，表面上过滤速率也增加一倍，实际上随着过滤的进行，滤饼层逐渐增厚，过滤阻力逐渐增加，过滤速率会逐渐减小，因此u与P不呈严格的线性关系。 2、在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始滤饼层还未形成，大颗粒易通过空隙较大的滤布流入滤液，造成滤液混浊，随着滤饼层的增厚，滤液逐渐变清。心得 这次实验我觉得我还是非常的认真的，实验前很认真的预习了本次的实验，但看的云里雾里的。做实验前，老师给我们详细的讲解了实验原理、实验过程及一些注意事项，并且告诉我们做实验要知道自己要做什么,做的每个步骤要知道为什么。实验过程中我们组的3个成员都非常的认真，我们进行分工，一个成员时刻注意压力的读数变化，保证其在一定允许范围内，另