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1、實(shí)驗(yàn)五 板框壓濾機(jī)過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu),掌握其操作方法;2、 熟悉板框壓濾機(jī)的構(gòu)造和操作;3、 掌握過(guò)濾常數(shù)(K、qe、e)的測(cè)定方法;4、 驗(yàn)證洗水速率與過(guò)濾速率的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)裝置本試驗(yàn)所用板框過(guò)濾機(jī)的整套裝置由調(diào)漿桶、清水桶、壓縮空氣系統(tǒng)、板框過(guò)濾機(jī)和貯液量筒組成。在調(diào)漿桶內(nèi)配制一定濃度的碳酸鎂(MgCO3)懸浮液,用壓縮空氣將懸浮液送入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾,調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度以維持恒壓過(guò)濾時(shí)所需要的恒定壓力,濾液流入貯液量筒計(jì)量,洗滌水同樣用壓縮空氣從洗水桶送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行洗滌,洗滌水也用也用貯液量筒計(jì)量其液量。實(shí)驗(yàn)完畢拆卸板框壓濾機(jī),將板框壓濾機(jī)內(nèi)的濾渣放回
2、調(diào)漿桶。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1示。密封攪拌釜注意板、框的組裝次序洗水貯罐圖1 (a) 過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置流程圖三、實(shí)驗(yàn)原理過(guò)濾是以某種多控物質(zhì)作為介質(zhì)來(lái)處理懸浮乳液的操作。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)固體顆粒通過(guò)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,起過(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p,濾餅厚度L外,還有濾餅和懸浮頁(yè)液的性質(zhì),懸浮液溫度,過(guò)濾介質(zhì)的阻力等,故以應(yīng)用流體力學(xué)的方法處理。比較過(guò)濾過(guò)程與流體經(jīng)過(guò)流動(dòng)床的流動(dòng)可知:過(guò)濾速度即為流體通過(guò)固定床的表現(xiàn)
3、速度u。同時(shí),流體細(xì)小顆粒構(gòu)成的濾餅空隙中的流動(dòng)是層流雷諾數(shù)范圍,因此,可利用流體通過(guò)固定床壓降的簡(jiǎn)化模型,尋求濾液量與時(shí)間的關(guān)系,應(yīng)用層流時(shí)泊肅葉公式不難推導(dǎo)出過(guò)濾基本方程式: (1)式中,V濾液體積,m過(guò)濾時(shí)間,sA2S濾餅壓縮性指數(shù),無(wú)因次。一般情況下S=01,對(duì)不可壓縮濾餅S=0R濾餅比阻,1/m,r=單位壓差下的比阻,1/m,r=rV濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比,無(wú)因次。Ve虛擬濾液體積,恒壓過(guò)濾時(shí),令, ,對(duì)(1)式積分可得 (2)式中,q單位過(guò)濾面積的濾液體積,q=V/A,qe單位過(guò)濾面積的虛擬濾液體積,q=Ve/A,e虛擬過(guò)濾時(shí)間,sK濾餅常數(shù),由物料特性及過(guò)濾壓差所決定,K,q
4、e,e三者總稱(chēng)為過(guò)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)(2)式微分可得 (3) (4)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,微分可用差分替代,把(4)式改寫(xiě)成: (5)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V,由此算出一系列在直角坐標(biāo)系中的/q和q,繪制出函數(shù)關(guān)系,得一直線。根據(jù)直線的斜率和截距便可求出K和qe。 四、實(shí)驗(yàn)操作1、 觀察過(guò)濾機(jī)(尤其是板框)結(jié)構(gòu),注意管路連接及走向,安裝濾布,調(diào)整板框(按圖1所示,標(biāo)記點(diǎn)從右到左
5、為1-2-3-2-1-2-3-2-1 );2、 用MgCO3粉或上次試驗(yàn)的濾餅攪拌配置35%的待過(guò)濾的料漿;3、 將初步攪拌分散好的料漿懸浮液傾入高位槽,通過(guò)高位槽送至攪拌槽(打開(kāi)排氣閥,進(jìn)料閥),進(jìn)料后關(guān)閉排氣閥和進(jìn)料閥,使料漿自流入密封攪拌釜中,進(jìn)一步攪拌分散,等待壓入板框?yàn)V機(jī)中;4、 啟動(dòng)密封攪拌釜的攪拌器,并一直開(kāi)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束;5、 加完料后,打開(kāi)連接攪拌槽與與空壓機(jī)連接閥門(mén)(此時(shí)注意要關(guān)閉空氣進(jìn)入洗水貯罐的閥門(mén))。6、 觀察空氣進(jìn)入密封攪拌釜管路上的壓力表,當(dāng)其讀數(shù)到達(dá)規(guī)定壓力(如0.2Mpa)時(shí),開(kāi)始過(guò)濾:打開(kāi)連接密封攪拌釜與板框?yàn)V機(jī)管路上的過(guò)濾閥門(mén),讓料漿壓入板框中,并記錄不同時(shí)間
6、得到的濾液量V(每隔1-3min,記錄計(jì)量槽液位的高度與時(shí)間間隔)以及相應(yīng)的壓力表讀數(shù)(此時(shí)注意洗水貯罐進(jìn)入板框?yàn)V機(jī)管路上的閥門(mén)是否關(guān)閉,如沒(méi)有關(guān)閉,否則料漿可能由此進(jìn)入洗水貯罐中);7、 過(guò)濾結(jié)束后,關(guān)閉連接密封攪拌釜與板框?yàn)V機(jī)管路上的過(guò)濾閥門(mén),準(zhǔn)備洗滌;10、用自來(lái)水將洗水貯罐灌滿,關(guān)閉自來(lái)水進(jìn)入洗水貯罐的閥門(mén);11、將空壓機(jī)壓送出來(lái)的空氣接入洗水貯罐中(關(guān)閉連接密封攪拌釜與板框?yàn)V機(jī)管路上的過(guò)濾閥門(mén)),當(dāng)達(dá)到一定壓力后,打開(kāi)連接洗水貯罐與板框?yàn)V機(jī)管路上的閥門(mén),立即開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)(每個(gè)10-20 sec記錄一次,記錄計(jì)量槽液位的高度與時(shí)間間隔);12、過(guò)濾結(jié)束后,拆開(kāi)板框?yàn)V機(jī),查看濾餅的形狀及
7、特點(diǎn);13、清洗濾布、板、框,關(guān)水、電,清掃衛(wèi)生。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、 注意空氣、物料、洗水的流向和通路:空氣空壓機(jī)密封攪拌釜頂密封攪拌釜底板框壓濾機(jī)下面靠外進(jìn)料管板框板框上方出口空氣空壓機(jī)洗水罐頂洗水罐底板框壓濾機(jī)下面靠?jī)?nèi)進(jìn)料管板框板框上面出口料漿高位攪拌槽(調(diào)漿桶)自流進(jìn)入密封攪拌釜在空氣壓力下進(jìn)入板框壓濾機(jī)下面靠外進(jìn)料管板框在框內(nèi)形成濾餅(濾液從板框上面管流出來(lái)計(jì)量桶)自來(lái)水龍頭自流進(jìn)入洗水貯罐在空氣壓力下進(jìn)入板框壓濾機(jī)下面靠?jī)?nèi)進(jìn)料管板框中的濾餅板框上面出來(lái)計(jì)量桶2、 板、框的組裝:組裝次序由料漿及洗水、濾液的通道所決定;按圖1所示,標(biāo)記點(diǎn)從右到左為1-2-3-2-1-2-3-2-1 3
8、、 計(jì)量槽的截面積:250×250mm;4、 板框洗滌要干凈,防止物料通道堵塞;圖2 過(guò)濾曲線六、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理每隔10s 記錄數(shù)據(jù),當(dāng)計(jì)量桶離得濾液滿后換另一計(jì)量桶,記錄第一個(gè)數(shù)據(jù)為75mm,此后仍每隔10s記錄數(shù)據(jù)一次。第二桶滿后,再接第三桶,記錄的第一個(gè)數(shù)據(jù)為85mm。記錄數(shù)據(jù)如下:濾液高度/mm110151182213242270294319343363383403422439455473753558590961021081141181241281331391431491531571621661701741771801831861891921958836497374111
9、382125391136400148408160417172426183433195441206450217458228465239472249478260486269493279501289507299513309521318526328532337347實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:1.起初濾液較渾濁,流速較快,當(dāng)用第二、三個(gè)計(jì)量桶時(shí),流速較慢;2. 流速是逐漸減小的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后列表如下:h×103mV×103m3q×103m3/m2q×103m3/m2s/q×10-3s/m15110213103431040301047310584001064501071
10、2001078200108371087310899109311095910 S=因此 ; 由以上數(shù)據(jù)可得/qq 函數(shù)關(guān)系圖:直線方程為 故,此直線的斜率為 又可得此直線的截距為 則得到過(guò)濾常數(shù) K= es七、思考題1、 在恒壓過(guò)濾中,你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一點(diǎn)是否有偏高或偏低現(xiàn)象,原因如何,如何對(duì)待這異常數(shù)據(jù)?答:有偏高現(xiàn)象。2、 過(guò)濾過(guò)程中,攪拌可以停嗎?為什么?答:不可以。攪拌使濾液混合均勻,本身濾液粘度較大,若不攪拌,會(huì)濾液沉淀,影響過(guò)濾效果。3、 若操作壓力增加一倍,其K值是否也增加一倍?要得到同樣的濾液時(shí),其過(guò)濾時(shí)間是否縮短了一半?答:由知,k為常數(shù),操作壓力增加一倍,K值增加幅度小于一倍。
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