恒壓過濾常數(shù)測定實驗(1).doc

序號：15化 工 原 理 實 驗 報 告一、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,驗證過濾基本原理；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. 了解操作壓力對過濾速率的影響；5. 學會有關測量與控制儀表的方法。2、 基本原理實驗原理：過濾是以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現(xiàn)固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進行，固體顆粒層的厚度不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速率不斷降低。影響過濾速率的主要因素除壓強差、濾餅厚度外，還有濾餅和懸浮液的性質(zhì)，懸浮液溫度，過濾介質(zhì)的阻力等，在低雷諾數(shù)范圍內(nèi)，過濾速率計算式為：(1)由此可以導出過濾基本方程式：(2)恒壓過濾時，令k=1/rv，K=2kp1-s，q=V/A，qe=Ve/A，對(2)式積分得：(q+qe)2=K(+e)(3)K、q、qe三者總稱為過濾常數(shù)，由實驗測定。對（3）式微分得：2(q+qe)dq=Kd (4)用/q代替d/dq，用代替q 。在恒壓條件下，用秒表和電子稱分別測定一系列時間間隔i，和對應的濾液質(zhì)量M（除水的密度換算成體積Vi），可計算出一系列i、qi、i，在直角坐標系中繪制/q的函數(shù)關系，得一直線，斜率為2/K，截距為2qe/K，可求得K和qe，再根據(jù)e=qe2/K，可得e。改變過濾壓差p，可測得不同的K值，由K的定義式兩邊取對數(shù)得： lgK=(1-S)lg(p)+lg(B)(5)在實驗壓差范圍內(nèi)，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。3、 實驗裝置流程4、 實驗步驟及注意事項1、 開啟電源開關。關閉所有手動閥門。2、 料液攪拌：開啟空壓機，打開閥3、緩慢微開閥4，將壓縮空氣通入配料槽，使CaCO3懸浮液攪拌均勻。（緩慢微開的目的，是為了防止氣體速度太快而沖料）3、安裝過濾系統(tǒng)：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，千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉(zhuǎn)動手輪使板框合上，然后再壓緊）。4、重力灌料：等配料槽料液攪拌均勻后，關閉閥2，在壓力槽排球閥16打開的情況下，打開閥4、閥6，使料漿自動由配料桶流入壓力料槽至其視鏡1/21/3處，關閉閥4、閥6。5、壓力料槽攪料：通壓縮空氣至壓力料槽，使容器內(nèi)料漿不斷攪拌，壓力料槽的排氣閥要不斷緩緩排氣。至混濁時停止。6、壓力料槽穩(wěn)壓：打開1#氣路，打開閥2、閥5、閥7、閥10、閥12、閥14，開始試驗。7、開啟過濾段閥門，開始計時：每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時刻作為開始時刻。每20秒記錄一次V變化量。測量810個讀數(shù)即可停止實驗。8、切換氣路，壓力穩(wěn)定后重復過濾實驗。9、料液壓回：實驗完關閉閥2、閥4，打開閥4、閥6，將壓力料槽的懸浮液壓回配料桶。10、清洗濾布：打開板框，觀察濾餅的形狀。用過濾出來的清水洗滌濾布，將水倒回料液槽供下次實驗用。11、關閉空氣壓縮機電源，關閉儀表電源，打掃衛(wèi)生。5、 原始實驗數(shù)據(jù)（附頁）低壓（0.15MPa）中壓（0.21MPa）高壓（0.24MPa）時間t/s濾液質(zhì)量m/kg時間t/s濾液質(zhì)量m/kg時間t/s濾液質(zhì)量m/kg00.95400.68700.491201.418201.072200.743401.823401.419400.984602.197601.732601.215802.542802.019801.4371002.8601002.2961001.6411203.1541202.5601201.8481403.4351402.8061402.0401603.7021603.0401602.2236、 數(shù)據(jù)處理q =Ve/A=m/(A)=1000kg/m3,A為濾餅面積，A=0.11*0.11*2=0.0242m2低壓（0.15MPa）中壓（0.21MPa）高壓（0.24MPa）q m3/m2qm3/m2 /qsm2/m3qm3/m2qm3/m2/qsm3/m2qm3/m2qm3/m2/qsm3/m20.01917 0.01917 1043.103 0.00000 0.01591 1257.143 0.01041 0.01041 1920.635 0.03591 0.01674 1195.062 0.01591 0.01434 1394.813 0.02037 0.00996 2008.299 0.05136 0.01545 1294.118 0.03025 0.01293 1546.326 0.02992 0.00955 2095.238 0.06562 0.01426 1402.899 0.04318 0.01186 1686.411 0.03909 0.00917 2180.180 0.07876 0.01314 1522.013 0.05504 0.01145 1747.292 0.04752 0.00843 2372.549 0.09091 0.01215 1646.259 0.06649 0.01091 1833.333 0.05607 0.00855 2338.164 0.10252 0.01161 1722.420 0.07740 0.01017 1967.480 0.06401 0.00793 2520.833 0.11355 0.01103 1812.734 0.08756 0.00967 2068.376 0.07157 0.00756 2644.809 圖1： 低壓時/qq的關系 由上表可知：2/k=8154.59,所以k=2.4526*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=967.20，所以qe=0.1186m3/m2因為e=qe/k,所以e=483.6s 圖2：中壓時/qq的關系 由上表可知：2/k=9975.53,所以k=2.005*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=1146.50，所以qe=0.1149m3/m2因為e=qe/k,所以e=573.25s圖3：高壓時/qq的關系由上表可知：2/k=11745.58,所以k=1.7028*10-4m2/s,截距(2/k)*qe=1826.20，所以qe=0.1555m3/m2因為e=qe/k,所以e=913.22s7、 結果分析與討論1. 實驗過程中即使濾布夾得很緊，還是發(fā)生了較為嚴重的漏水現(xiàn)象，使實驗存在較大的誤差。2. 實驗過程中，在進行調(diào)壓時，壓力開始時不穩(wěn)定，導致濾液開始時流速不穩(wěn)，影響數(shù)據(jù)記錄。3. 時間間隔為20s，相隔比較短，時間控制不好就更會導致誤差的偏大。八、思考題解答當你在某一恒壓下所測得的K，qe，e值后，若將過濾壓強提高一倍，問上述三個值將有何變化？K逐漸變大，qe也將逐漸變大，e逐漸變小2、影響過濾速率的主要因素有哪些？儀器的阻力，以及由于在濾布上所積累的濾餅越來越多，導致阻力增大，所濾液經(jīng)過的