恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定

1、 長(zhǎng) 江 大 學(xué)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班內(nèi)序號(hào)： 指導(dǎo)老師： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法；2、通過(guò)恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證過(guò)濾基本原理；3、學(xué)會(huì)測(cè)定過(guò)濾常數(shù)K、qe、e及壓縮性指數(shù)S的方法；4、了解操作壓力對(duì)過(guò)濾速率的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理過(guò)濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來(lái)處理懸浮液的操作。在外力的作用下，懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截流下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固液分離，因此，過(guò)濾操作本質(zhì)上是流體通過(guò)固體顆粒床層的流動(dòng)，所不同的是這個(gè)固體顆粒層的厚度隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行而不斷增加，故在恒壓過(guò)濾操作中，其過(guò)濾速率不斷降低。 影響過(guò)濾速度的主要因素除壓強(qiáng)差

2、p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過(guò)濾介質(zhì)的阻力等有關(guān)。過(guò)濾基本方程式： 式中，V濾液體積，m3 過(guò)濾時(shí)間，s； A過(guò)濾面積，m2； S濾餅壓縮性指數(shù)，無(wú)因次。一般情況下，S=01，對(duì)于不可壓縮濾餅，S=0； R 濾餅比阻，1/m2，r=5.0a2（1-）2/3 r單位壓差下的比阻，1/m2 濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無(wú)因次； Ve虛擬濾液體積，m3在恒壓過(guò)濾時(shí)，對(duì)（2）式積分可得： 式中，q 單位過(guò)濾面積的濾液體積，m3/m2； qe單位過(guò)濾面積的虛擬濾液體積，m3/m2； e虛擬過(guò)濾時(shí)間，s； K濾餅常數(shù)，由物理特性及過(guò)濾壓差所決定，m2/sK，qe，e三者總稱(chēng)為過(guò)

3、濾常數(shù)。利用恒壓過(guò)濾方程進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須首先需要知道K, qe, e,它們只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能確定。對(duì)上式微分得： 該式表明以d/dq為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)作圖可得一直線，直線斜率為2/K，截距為2 qe /K。在實(shí)驗(yàn)測(cè)定中，為便于計(jì)算，可用增量替代，把上式改寫(xiě)成 在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測(cè)定一系列時(shí)間間隔及對(duì)應(yīng)的濾液體積，由此算出一系列在直角坐標(biāo)系中繪制的函數(shù)關(guān)系，得一直線。由直線的斜率和截距便可求出K和qe，再根據(jù)e=qe/K，求出e。四、實(shí)驗(yàn)裝置與流程（一）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)流程：CaCO3的懸浮液在配料槽內(nèi)配置一定濃度后，用泵抽入攪拌釜中，開(kāi)攪拌使碳酸鈣不致沉降；開(kāi)空壓機(jī)，控制系統(tǒng)壓力恒定

4、，利用壓縮空氣的壓力將濾漿送入板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液流入燒杯計(jì)量。實(shí)驗(yàn)畢，系統(tǒng)壓力從原料液攪拌釜上的放空閥排出。（二）實(shí)驗(yàn)步驟：1. 配制含CaCO335（wt%）的水懸浮液。2. 開(kāi)啟空壓機(jī)，關(guān)閉閥1、閥4、閥5，打開(kāi)閥3、閥2，將壓縮空氣通入配料槽，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。 3. 正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕。濾布要繃緊，不能起皺（注意：用螺旋壓緊時(shí)，千萬(wàn)不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使板框合上，然后再壓緊）。4. 等配料槽料液攪拌均勻后，關(guān)閉閥3，打開(kāi)閥5及壓力料槽上的排氣閥，使料漿自動(dòng)由配料桶流入壓力料槽至其視鏡2/3處，關(guān)閉閥2、閥5。5. 打開(kāi)閥4，通壓縮空氣至壓

5、力料槽，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應(yīng)不斷排氣，但又不能?chē)姖{。6. 調(diào)節(jié)壓力料槽的壓力到需要的值（2050kpa）。主要依靠調(diào)節(jié)壓力料槽出口處的壓力定值調(diào)節(jié)閥來(lái)控制出口壓力恒定，壓力料槽的壓力由壓力表讀出。慮各個(gè)壓力值的分布，從低壓過(guò)濾開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)較好。7. 放置好電子天平，按下電子天平上的“on”開(kāi)關(guān)，打開(kāi)電子天平，將料液桶放置到電子天平上。做好準(zhǔn)備工作，可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。8. 做壓力實(shí)驗(yàn)：打開(kāi)閥6、閥9及閥12、閥13，開(kāi)始加壓過(guò)濾。一般可以用一個(gè)閥調(diào)節(jié)不同的三個(gè)壓力來(lái)做實(shí)驗(yàn)，具體壓力根據(jù)操作情況現(xiàn)場(chǎng)決定。9. 手動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)在濾液從匯集管剛流出的時(shí)候作為開(kāi)始時(shí)刻，每次V取0.1

6、0.5kg左右，濾液量可以由電子天平處讀出。記錄相應(yīng)的過(guò)濾時(shí)間及濾液量。每個(gè)壓力下，測(cè)量810個(gè)讀數(shù)即可停止實(shí)驗(yàn)。10. 每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi)，濾餅弄細(xì)后重新倒入料漿桶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要沖洗濾框、濾板及濾布不要折，應(yīng)用刷子刷。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理過(guò)濾面積：A=0.216 m2 料液溫度：t=18 p1=50kPa序號(hào)時(shí)間/s/s濾液質(zhì)量M/g濾液量/ml143433003000.0138930960.01389 2104616006000.0138943920.02778 3147439009000.0138930960.04167 423588120012000.0138963360

7、.05556 529964150015000.0138946080.06944 636061180018000.0138943920.08333 742464210021000.0138946080.09722 849167240024000.0138948240.11111 955968270027000.0138948960.12500 1060950300030000.0138936000.13889 1168172330033000.0138951840.15278 1275372360036000.0138951840.16667 1382875390039000.013895400

8、0.18056 1490476420042000.0138954720.19444 1598177450045000.0138955440.20833 16106079480048000.0138956880.22222 17113979510051000.0138956880.23611 18122081540054000.0138958320.25000 19130888570057000.0138963360.26389 20138981600060000.0138958320.27778 21147788630063000.0138963360.29167 22156487660066

9、000.0138962640.30556 23165389690069000.0138964080.31944 24174591720072000.0138965520.33333 25183890750075000.0138964800.34722 26193395780078000.0138968400.36111 27202996810081000.0138969120.37500 28212798840084000.0138970560.38889 292228101870087000.0138972720.40278 302330102900090000.0138973440.416

10、67 對(duì)作圖得：由圖知： 則所以可得P=80kPa時(shí)：序號(hào)時(shí)間/s/s濾液質(zhì)量M/g濾液量/ml 112123003000.013898640.01389227156006000.0138910800.02778352259009000.0138918000.0416747018120012000.0138912960.05556510636150015000.0138925920.06944613630180018000.0138921600.08333717135210021000.0138925200.09722820736240024000.0138925920.11111924437

11、270027000.0138926640.1251028339300030000.0138928080.138891132441330033000.0138929520.152781236747360036000.0138933840.166671341245390039000.0138932400.180561445846420042000.0138933120.194441550547450045000.0138933840.208331655449480048000.0138935280.222221760450510051000.0138936000.23611186565254005

12、4000.0138937440.251971155570057000.0138939600.263892076655600060000.0138939600.277782182357630063000.0138941040.291672288057660066000.0138941040.305562394060690069000.0138943200.3194424100060720072000.0138943200.3333325106363750075000.0138945360.3472226112764780078000.0138946080.36111271192658100810

13、00.0138946800.37528125967840084000.0138948240.3888929132768870087000.0138948960.4027830139770900090000.0138950400.41667同在50kPa時(shí)做圖，同理可得，關(guān)系式為： P=100kPa時(shí)：序號(hào)時(shí)間/s/s濾液質(zhì)量M/g濾液量/ml 1773003000.013895040.01389 220136006000.013899360.02778 338189009000.0138912960.04167 45820120012000.0138914400.05556 581231500

14、15000.0138916560.06944 610625180018000.0138918000.08333 713226210021000.0138918720.09722 816129240024000.0138920880.11111 919130270027000.0138921600.12500 1022332300030000.0138923040.13889 1125734330033000.0138924480.15278 1229235360036000.0138925200.16667 1332937390039000.0138926640.18056 143673842

15、0042000.0138927360.19444 1540639450045000.0138928080.20833 1644842480048000.0138930240.22222 1749143510051000.0138930960.23611 1853443540054000.0138930960.25000 1958046570057000.0138933120.26389 2062646600060000.0138933120.27778 2167549630063000.0138935280.29167 2272449660066000.0138935280.30556 237

16、7551690069000.0138936720.31944 2482752720072000.0138937440.33333 2588154750075000.0138938880.34722 2693655780078000.0138939600.36111 2799256810081000.0138940320.37500 28105058840084000.0138941760.38889 29110959870087000.0138942480.40278 30117061900090000.0138943920.41667 同在50kPa時(shí)做圖，同理可得，關(guān)系式為： 將在p=50

17、,80,100kPa時(shí)所做的關(guān)系圖做在一張圖標(biāo)上，可得如下關(guān)系圖：(2) 濾餅壓縮性指數(shù)s的求取，將不同壓力下測(cè)得的K值作lgKlgp曲線，擬合的直線為：則1-s=0.13794 得s=0.86206 2k=-3.89302得k=-1.96451查表可知，典型碳酸鈣的壓縮指數(shù)是0.19，實(shí)驗(yàn)值與理論值相差甚遠(yuǎn)，分析原因可能有：a) 第一次操作不熟練，很多方面沒(méi)有注意到，實(shí)驗(yàn)中的q并不能保證每次都是300g的差值，手動(dòng)多少會(huì)有偏差b) 每組實(shí)驗(yàn)做完濾漿的濃度會(huì)發(fā)生變化，每每進(jìn)樣的濃度會(huì)發(fā)生變化，并且濃度的不同，會(huì)導(dǎo)致濾餅的厚度不同，過(guò)濾效果不理想，達(dá)不到好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六、思考題1，為什么過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾液常常有點(diǎn)渾濁，而過(guò)段時(shí)間后才變清？答：開(kāi)始過(guò)濾時(shí)，濾餅還未形成，空隙較大的濾布使較小的顆粒得以漏過(guò)，使濾液