恒壓過濾常數(shù)測定實驗指導書

1、恒壓過濾（GL200D）實驗指導書恒壓過濾實驗指導書恒壓過濾實驗一、實驗目的1. 熟悉板框壓濾機的構造和操作方法。2. 通過恒壓過濾實驗，驗證過濾基本理論。3. 學會測定過濾常數(shù)K、qe、e及壓縮性指數(shù)s的方法。4. 了解過濾壓力對過濾速率的影響。二、基本原理過濾是以某種多孔物質為介質來處理懸浮液以達到固、液分離的一種操作過程，即在外力的作用下，懸浮液中的液體通過固體顆粒層（即濾渣層）及多孔介質的孔道而固體顆粒被截留下來形成濾渣層，從而實現(xiàn)固、液分離。因此，過濾操作本質上是流體通過固體顆粒層的流動，而這個固體顆粒層（濾渣層）的厚度隨著過濾的進行而不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速度不斷降低。

2、過濾速度u定義為單位時間單位過濾面積內通過過濾介質的濾液量。影響過濾速度的主要因素除過濾推動力（壓強差）p，濾餅厚度L外，還有濾餅和懸浮液的性質，懸浮液溫度，過濾介質的阻力等。過濾時濾液流過濾渣和過濾介質的流動過程基本上處在層流流動范圍內，因此，可利用流體通過固定床壓降的簡化模型，尋求濾液量與時間的關系，可得過濾速度計算式： （1）式中：u 過濾速度，m/s；V 通過過濾介質的濾液量，m3；A 過濾面積，m2； 過濾時間，s；q 通過單位面積過濾介質的濾液量，m3/m2；p 過濾壓力（表壓）pa ；s 濾渣壓縮性系數(shù)；濾液的粘度，Pa.s；r 濾渣比阻，1/m2；C 單位濾液體積的濾渣體積，m

3、3/m3；Ve 過濾介質的當量濾液體積，m3；r¢ 濾渣比阻，m/kg；C 單位濾液體積的濾渣質量，kg/m3。對于一定的懸浮液，在恒溫和恒壓下過濾時，、r、C和p都恒定，為此令： （2） 于是式（1）可改寫為： （3）式中：K過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓差所決定，。將式（3）分離變量積分，整理得： （4）即 （5）將式（4）的積分極限改為從0到Ve和從0到積分，則： （6）將式（5）和式（6）相加，可得： （7）式中：虛擬過濾時間，相當于濾出濾液量Ve所需時間，s。再將式（7）微分，得： （8）將式（8）寫成差分形式，則 （9）式中： 每次測定的單位過濾面積濾液體積（在實驗中一般等

4、量分配），m3/ m2； 每次測定的濾液體積所對應的時間，s； 相鄰二個q值的平均值，m3/ m2。以為縱坐標，為橫坐標將式（9）標繪成一直線，可得該直線的斜率和截距，斜率： 截距： 則， 改變過濾壓差P，可測得不同的K值，由K的定義式（2）兩邊取對數(shù)得： (10)在實驗壓差范圍內，若B為常數(shù)，則lgKlg(p)的關系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-s)，可得濾餅壓縮性指數(shù)s。三、實驗裝置與流程本實驗裝置由空壓機、配料槽、壓力料槽、板框過濾機等組成，其流程示意如圖1。1空壓機；2壓力灌；3安全閥；4壓力表；5壓力傳感器；6清水罐；7濾框；8濾板；9手輪； 10通孔切換閥； 11調壓閥；

5、12電磁閥； 13配料罐； 14地溝；15電子天平圖1 板框壓濾機過濾流程CaCO3的懸浮液在配料桶內配制一定濃度后，利用壓差送入壓力料槽中，用壓縮空氣加以攪拌使CaCO3不致沉降，同時利用壓縮空氣的壓力將濾漿送入板框壓濾機過濾，濾液流到電子天平處稱量，壓縮空氣從壓力料槽上排空管中排出。板框壓濾機的結構尺寸：框厚度20mm，每個框過濾面積 0.0177m2，框數(shù)2個?？諝鈮嚎s機規(guī)格型號：風量0.06m3/min，最大氣壓0.8Mpa。四、實驗步驟1 實驗準備1.配料：在配料罐內配制含CaCO31030（wt. %）的水懸浮液，碳酸鈣事先由天平稱重，水位高度按標尺示意，筒身直徑35mm。配置時，

6、應將配料罐底部閥門關閉。2.攪拌：開啟空壓機，將壓縮空氣通入配料罐（空壓機的出口小球閥保持半開，進入配料罐的兩個閥門保持適當開度），使CaCO3懸浮液攪拌均勻。攪拌時，應將配料罐的頂蓋合上。3.裝板框：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。濾布緊貼濾板，密封墊貼緊濾布。（注意：用螺旋壓緊時，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉動手輪使板框合上，然后再壓緊）。4.灌料：在壓力罐泄壓閥打開的情況下，打開配料罐和壓力罐間的進料閥門，使料漿自動由配料桶流入壓力罐至其視鏡1/22/3處，關閉進料閥門。5.選擇對應管路，關閉壓力罐卸壓閥，不要關太死，注意通過控制卸壓閥保持和選擇管路的

7、壓力一致。電腦點擊打開電磁閥給壓力罐鼓泡。6.電子天平置零，打開相應閥門，過濾閥門與電腦開始實驗同時點擊，開始實驗。7.每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次V取800ml左右（注意：V在800ml左右時點擊采集數(shù)據(jù)）記錄相應的過濾時間。每個壓力下，測量810個讀數(shù)即可停止實驗。電腦退出等待。8.一個壓力下的實驗完成后，先關閉相應管路的閥門，然后打開一點進料閥，利用余壓把料漿從壓力罐回到原料罐。壓力罐卸壓閥打開卸壓。9卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。每次濾液及濾餅均收集在小桶內，濾餅弄細后重新倒入料漿桶內攪拌配料，進入下一個壓力實驗。10.打開空壓機閥門給配料罐

8、鼓泡，重復步驟4-9。4實驗結束（1） 先關閉空壓機出口球閥,關閉空壓機電源。（2） 打開安全閥處泄壓閥，使壓力罐和清水罐泄壓。（3） 卸下濾框、濾板、濾布進行清洗，清洗時濾布不要折。（4） 將壓力罐內物料反壓到配料罐內備下次使用，或將該二罐物料直接排空后用清水沖洗。五、數(shù)據(jù)處理1. 濾餅常數(shù)K的求取計算舉例：以P1.0kg/cm2時的一組數(shù)據(jù)為例。過濾面積A0.0177×2=0.0254m2；V1=637×10-6 m3；1=31.98 s；V2=630×10-6 m3；2=35.67 s；q1=V1/A=637×10-6/0.048=0.013271

9、 m3/m2；q2=V2/A=630×10-6/0.048=0.013125 m3/m2；1/q1=31.98/0.013271=2409.766 sm2/m3；2/q2=35.67/0.013125=2717.714 sm2/m3；q0=0 m3/m2；q1= q0+q1=0.013271 m3/m2； q2= q1+q2=0.026396 m3/m2；=( q0+q1)/2=0.0066355 m3/m2 ；=( q1+q2)/2=0.0198335 m3/m2 ；依次算出多組/q及；在直角坐標系中繪制/q的關系曲線，如圖2所示，從該圖中讀出斜率可求得K。不同壓力下的K值列于表1中。表1 不同壓力下的K值P（kg/cm2）過濾常數(shù)K（m2/s）1.08.524×10-51.51.191×10-42.01.486×10-42. 濾餅壓縮性指數(shù)S的求取計算舉例：在壓力P1.0kg/cm2時的/qq直線上，擬合得直線方程，根據(jù)斜率為2/ K3，則K3=0.00008524。將不同壓力下測得的K值作lgKlgP曲線，如圖3所示，也擬合得直線方程，根據(jù)斜率為（1s），可計算得s=0.198。圖2 /qq曲線 圖3 lgKlgp曲線六、實驗報告1. 由恒壓過濾實驗數(shù)據(jù)求過濾常數(shù)K、qe、e。2. 比較幾種壓差下的K、qe、e值，討論壓差變化