轻质碳酸钙的设计方案OK

轻质碳酸钙的过滤和干燥实验一、实验目的1．对轻质碳酸钙有一定的认识2．熟悉板框过滤机的结构和操作方法3.了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法4.学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法实验原理板式过滤的原理：过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质(滤布和滤渣)，使悬浮液中固体、液体得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降当恒速操作时，即保持过滤速度不变。恒压过滤方程q2+2qq二K ⑴e式中：Vq= 单位过滤面积获得的滤液体积(m3/m2)；V 滤液体积(m3)AA——过滤面积(m2)；q——单位过滤面积上的虚拟滤液体积(m3/m2)e0 实际过滤时间(s)；K 过滤常数(m2/s)TOC\o"1-5"\h\z0 1 2q由式(1)得：=“q+“e (2)qK K式(2)表明，恒压过滤时0/q与q之间为线性关系。实验中记录下不同过滤时间8内的单位面积滤液量q,将8/q对q作图，可得一直线，其斜率为1/K,而截距为2q/K。e洞道式干燥的原理：干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。本次实验采用恒定干燥条件操作。干燥速率的定义为单位干燥面积(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量。即：U二dWAd量。即：U二dWAdi-GcdXAdi3)式中：U 干燥速率，又称干燥通量，kg/(m2s)；A 干燥表面积，m2；W 汽化的湿分量，kg；T——干燥时间，s； GC——绝干物料的质量，kg；X——物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。

干燥速率的测定方法:将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G,直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。再将物料烘干后称重得到绝干物料重Gc，则物料中瞬间含水率X为：4)XG-G4)X=cGC计算出每一时刻的瞬间含水率X,然后将X对干燥时间t作图，即为干燥曲线。三、实验装置：2、板式过滤器结构图：图1图2过滤结构图2、板式过滤器结构图：图1图2过滤结构图3、洞道式干燥器结构图：图3干燥结构图1.中压风机；2.孔板流量计；3.空气进口温度计；4.重量传感器；5.被干燥物料；6.加热器；7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；15.进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器实验步骤1．过滤:（板式过滤器）过滤温度应在50°C以上，在配浆糟中加入CaC03和一定量的水，配制成CaC03滤液。按板框的编号顺序排列过滤机的板与框。安装滤布时,必须把滤布用水浸透,再将湿滤布盖在滤框的两侧，滤布孔要对准过滤机的孔道，表面要平整不起皱纹，然后压紧螺杆和板与框。调节贮浆罐前后各阀们的开启状态。启动泵将滤浆送入浆罐，当滤浆高度达到浆罐得3/4左右时，关闭送料阀，然后停进料泵。在压力调节阀开启的状态下，启动空压机，开启压缩空气进气阀，向系统送压缩空气。检查有关调节阀的开启状态，用容器接滤出口处的滤液。打开滤液出口阀，开启滤液进口阀，开始过滤。选定流量，记录在一定流量下的流动时间，当滤速渐慢呈滴状流出时,停止过滤操作。洗涤,开启进水阀向洗水罐加一定量的水,进行洗涤操作。洗涤完毕后,关闭有关的阀门旋开压紧螺杆并将板滤拉开,卸出滤饼,清洗滤布,整理滤板。实验结束,立即用压缩空气将贮料罐内的剩余悬浮液压回配浆灌及其液位计等清洗干净。干燥:（洞道式干燥器）调节好各项参数,检查天平是否正常。待空气状态稳定后，打开干燥室门将湿产品放入。观察天平，记录下质量每减少0.1g时所用的时间，当质量稳定时，即30min后质量不再减少时，停止干燥。干燥结束后，将样品取出，后再放入干燥室称重，记录秤盘的重量。实验结束后，先关闭加热器再关风机。沉降体积轻质碳酸钙沉降体积值含义：以定量水为连续相，定量碳酸钙为分散相，分散均匀后一定时间内每克沉降物样品所占有的容积即为碳酸钙沉降体积值。测定方法：准确称取Mg干燥过的样品于烧杯中，加入适量水，并搅拌均匀，转移到量筒中，静置4h,记录沉降物所占体积。x（mL/g）V/Mg容重容重是指其物体体积中所占有的重量，即用克/立方厘米表示。重量与密度相关，密度大容重也大，密度小容重也小。测定方法：准确称取干燥过的样品尽量碾碎，转移到量筒中，静置，观测其所占的体积。五、实验数据记录1、轻质碳酸钙的过滤实验数据记录表1轻质碳酸钙的过滤实验数据记录序号过滤体积V/m3时间e/s序号过滤体积V/m3时间e/s10.00115.33130.0099530.0520.00236.68140.0104578.3330.00368.3150.0109632.2140.0039101.71160.0113672.8350.0048147.27170.0117717.2160.0056191.3180.0121760.9370.0064241.93190.0125813.4380.0072297.58200.0129864.1290.0078343.96210.0133933.18100.0084391.65220.01371018.9110.0089436.12230.01391086.27120.0094480.87240.01411142.74250.01421211.932、轻质碳酸钙的干燥实验数据记录表2轻质碳酸钙的干燥数据记录序号物料质量（包括托盘）G/g时间T/S序号物料质量（包括托盘）G/g时间t/s176.50.01675.0651.6276.445.31774.9711.3376.376.61874.8760.0

476.299.91974.7802.8576.1158.42074.6838.9676.0206.02174.5889.3775.9262.62274.4943.3875.8302.02374.3993.9975.7339.02474.21043.61075.6389.22574.11097.21175.5422.22674.01144.61275.4460.72773.91225.41375.3518.72873.81295.61475.2559.42973.71449.31575.1608.93073.61725.83173.62627.5实验到2627.5s后，物料质量保持73.6。在15min之内不变，可认为达到干燥极限，停止干燥。称量托盘质量为69.1g。测轻质碳酸钙沉降体积的实验数据记录称取11.5g轻质碳酸钙与适量水混溶后，静置4小时后，量取其沉降物样品所占有的容积为25.8mL。测轻质碳酸钙容重的实验数据记录称取&8g干燥过的轻质碳酸钙，碾碎后转移到量筒中，静置，观测其所占的体积为14mL。六、实验数据处理：轻质碳酸钙的过滤：过滤面积A=[0.117X0.117-3.14X0.026X0.026]X4=0.0463m2VV单位过滤面积获得的过滤体积q二 二 (m3/m2)A0.04630 1 2q由恒压过滤方程式：一q+e表明，恒压过滤时e/q与q之间为线性关系。q K K将8/q对q作图，可得一直线，其斜率为1/K,而截距为2q/K。e处理结果如表3所示：表3轻质碳酸钙过滤的数据处理序号时间e/s通量q/(m2/m3)e/q115.330.021598709.779236.680.043197849.142368.30.0647951054.09674101.710.0842331207.48035147.270.1036721420.54196191.30.120951581.64117241.930.1382291750.21238297.580.1555081913.6047

9343.960.1684672041.711310391.650.1814252158.737511436.120.1922252268.804012480.870.2030242368.540513530.050.2138232478.920714578.330.2246222574.680715632.210.2354212685.442516672.830.244062756.816717717.210.25272838.1918760.930.2613392911.657819813.430.2699783012.944720864.120.2786183101.453921933.180.2872573248.5890221018.90.2958963443.4358231086.270.3002163618.2950241142.740.3045363752.4016251211.930.3066953951.5746根据上表数据作图如下：e/q与q的关系图图4轻质碳酸钙过滤的e/q与q关系图0 1 2q因为q=Kq+~kK由图中可知：丄=10404，所以K=9.61x10-50 1 2q因为q=Kq+~kK竺二326.83,所以q二0.01571（m3/m2）Ke轻质碳酸钙的干燥：由实验测得绝干物料的量G=73.6-69.1=4.5gC

G一GG一45物料含水量X= c= 1-（g水/g绝干物料）G 4.5C处理结果如表4所示表4轻质碳酸钙的干燥实验数据处理结果表序号X/（g水/g绝干物）T/S10.640.020.6245.330.6076.640.5899.950.56158.460.53206.070.51262.680.49302.090.47339.0100.44389.2110.42422.2120.40460.7130.38518.7140.36559.4150.33608.9序号X/（g水/g绝干物）T/s160.31651.6170.29711.3180.27760.0190.24802.8200.22838.9210.20889.3220.18943.3230.16993.9240.131043.6250.111097.2260.091144.6270.071225.4280.041295.6290.021449.3300.001725.8310.002627.5图5干燥曲线图3.轻质碳酸钙的沉降体积：沉降体积x=11V5-=158=224(mL/g)11.5g 11.5轻质碳酸钙的容重：容重=8.8-容重=8.8-14mL=0.628(g/mL)七、实验结论1•由过滤实验数据作出的e/q与q关系图可知，0/q与q成一线性关系。这是因为本实验属于恒压过滤，过滤时压力恒定。对于一定的悬浮液，卩、ro、c亦为常数，由过滤常数K=空工可知，此时K为一定值，由过滤方程q2*2%e二K得0/q与q为一线性urc0关系。由干燥曲线可知，整个干燥过程似乎都呈现出一种比较均匀比例干燥的状态，并没有出现理论中应当有的降速、恒速阶段。由干燥速率曲线可知，干燥速率比较分散，并没有理论上的恒速阶段、降速阶段等过程出现，这可能是实验中称取时的误差，轻质碳酸钙容易干燥，容易碎，从而引入的误差空气的流速以及温度并不能完全保持恒定等，或可能由于热空气与物料的接触不良，有一些物料干燥较快，有些则相对较慢，导致干燥速率有所偏离。八、讨论1.过滤实验操作要点：实验碳酸钙粉末配制成滤浆，其量约占配料桶一半左右，配制浓度约在10%(质量)左右,用供料泵使用其循环搅匀，并可防止产生沉淀。配料桶内通入压缩空气进行搅拌，以防止滤浆沉淀，并作为滤浆过滤时加压之用，配桶料内的压力，可由空气机加以调节(一般压强调节在0.05MPa左右)。干燥物料要充分浸湿，但不能有水滴自由滴下，否则将影响实验数据的正确性。实验操作压强，一般可视配制的滤浆浓度选定，压强选得太高过程进行太快，来不及读数,若选得太低实验时间就增加，一般在上述浓度时约可选O.IMPa。实验初始阶段不是恒压操作，而是接近恒压操作。因此可采用两只停表交替计时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间和相应的滤液量。当滤液量很少，滤渣已充满框后，过滤阶段可结束。2．影响气流干燥过程的主要因素：气流条件：①气流的温度；②气流的湿度；③气流的流速。湿物料的条件：①湿物料的物性；②湿物料与热气流的接触状态。3．恒定干燥条件是什么?答：干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定，可适用于大量空气干燥少量湿物料的情况，空气的定性温度等于进、出口温度平均值。4．降速干燥阶段特点：答：①随着干燥时间的延长，干基含水量X减小，干燥速率降低；②物料表面温度大于湿球温度；除去的水分为非结合、结合水分；降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。5•在70〜80°C的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采用什么方法？答：不能，相当一部分时间后会达到平衡，即达到平衡含水量，而平衡含水量所对应的湿度不为0；为得到绝干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面积，也可以换用其他的干燥设备。测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助？答：研究干燥速率曲线，可以据此使干燥速度控制在恒定干燥阶段，防止被干燥物开裂等不希望出现的情况发生。使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？怎样调节新鲜空气和废气的比例？答：节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏