恒压过滤常数测定实验装置

PAGEPAGE2恒压过滤常数测定（板框过滤）实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013．06一、实验目的：1.掌握恒压过滤常数、、的测定方法，加深对、、概念和影响因素的理解。2.学习滤饼的压缩性指数s和物料常数的测定方法。3.学习一类关系的实验确定方法。4.学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度地减小实验工作量的目的。5.学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试验指标随各因素变化的趋势，了解适宜操作条件的确定方法。二、实验内容：1.测定不同压力实验条件下的过滤常数、、。2.根据实验测量数据，计算滤饼的压缩性指数s和物料特性常数k。三、实验原理：过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力作用下，液体通过过滤介质，固体颗粒被截留，从而使液固两相分离。在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度逐渐增加，使得液体流过固体颗粒之间的孔道加长，增加了流体流动阻力。故恒压过滤时，过滤速率是逐渐下降的。随着过滤的进行，若想得到相同的滤液量，则过滤时间要增加。恒压过滤方程（1）式中：—单位过滤面积获得的滤液体积，m3/m2；—单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m3/m2；—实际过滤时间，s；—虚拟过滤时间，s；—过滤常数，m2/s。将式（1）进行微分可得：（2）这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘的关系，可得直线。其斜率为，截距为，从而求出、。至于可由下式求出：（3）注：当各数据点的时间间隔不大时，可用增量之比来代替。过滤常数的定义式：（4）两边取对数（5）因，故与的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为，由此可得滤饼的压缩性指数，然后代入式（4）求物料特性常数。四、实验装置的基本情况1.实验装置流程示意图（如图一所示）：图-1实验装置流程示意图1-调速器；2-电动搅拌器；3、5、6、7、9、16-阀门；4-虑浆槽；8-压力表；10-泥浆泵；11-后滤液入口阀；12-前滤液入口阀；13-后滤液出口阀；14-前滤液出口阀；15-滤液槽；17-过滤机组；18-压紧装置；19-反洗水箱；如图-1所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在6-8%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(以浆液不出现旋涡为好)。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液量在计量桶内计量。实验装置中过滤、洗涤管路分布如图-2所示图-2板框过滤机固定头管路分布图2.实验设备主要技术参数：表-1实验设备主要技术参数序号名称规格材料1搅拌器型号:KDZ-12过滤板160*180*11（mm）不锈钢3滤布工业用4过滤面积0.05计量桶长327mm、宽286mm3.实验装置面板图（如图-3所示）：图-3设备仪表面板示意图五、实验方法及操作步骤：1.系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2，将滤液槽4内浆液搅拌均匀。2．板框过滤机板、框排列顺序为固定头-非洗涤板（）-框（）-洗涤板（）-框（）-非洗涤板（）-可动头。用压紧装置压紧后待用。3．使阀门3、5、13、14处于全开、阀门6、、7、11、9、12、16处于全关状态。启动旋涡泵10，打开阀门9，利用调节阀门3使压力达到规定值。4．待压力表8数值稳定后，打开过滤后滤液入口阀11开始过滤。当计量桶15内见到第一滴液体时开始计时，记录滤液每增加高度10mm时所用的时间。当计量桶15读数为150mm时停止计时，并立即关闭后进料阀11。5．打开阀门3使压力表8指示值下降，关闭泵开关。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，保证滤浆浓度恒定。6．洗涤实验时关闭阀门5、3，打开阀门6、7、9。调节阀门7使压力表8达到过滤要求的数值。打开阀门13、12，等到阀门13有液体流下时开始计时，洗涤量为过滤量的四分之一。实验结束后，放出计量桶内的滤液到反洗水箱内。7．开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。。8．改变压力值，从步骤2开始重复上述实验。六、操作注意事项：1．过滤板与过虑框之间的密封垫注意要放正，过滤板与过滤框上面的滤液进出口要对齐。滤板与虑框安装完毕后要用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。2．计量桶的流液管口应紧贴桶壁，防止液面波动影响读数。3．由于电动搅拌器为无级调速，使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快以免损坏电机。4．启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证启动顺利。七、附数据处理过程举例（数据表见附表）：过滤常数:K，qe，θe的计算举例（以第一套0.05Mpa第2组为例）已知过滤面积:A＝0.0475m2△V=S×H=0.286×0.327×0.01=9.352×10-4（m3）△q=△V/A=9.352×10-4/0.0475=0.0197（m3/m2）△θ=48.61-16.02=32.59（S）32.59/（0.0595-0.0397）=1.643×103从～关系图上直线得：斜率:＝26955K＝7.42×10-5m3/m截距:＝336.23qe＝0.0125(m3/m2)θe=q2e/K=0.01252/7.42×10-5=2.10按以上方法依次计算～关系图上直线的过滤常数，序号高度Q（m/m）Qav（m/m）0.05MPa0.10MPa0.15Mpa时间(s)Δθ(s)Δθ/Δq时间θ(s)Δθ(s)Δθ/Δq时间(s)Δθ(s)Δθ/Δq