化工原理实验——恒压过滤.docx

实验四 恒压过滤常数的测定、实验装置：见图 4-1、图4-246311725109图4-1恒压过滤实验流程示意图1 一滤浆槽；2—过滤漏斗；3—搅拌电机；4 一真空旋塞.5—积液瓶；6—真空压力表；7—针型放空阀；8—缓冲罐.9 一真空泵；10—放液阀；11 一真空胶皮管.图$2过滤器结构图设备流程如图4-1所示，滤浆槽内放有已配制有一定浓度的碳酸钙〜水悬浮液用电动搅拌器进行搅拌使滤浆浓度均匀（但不要使流体旋涡太大，使空气被混入液体的现象），用真空泵使系统产生真空，作为过滤推动力滤液在计量瓶内计量设备参数表设备号项目 —12真空吸滤器的过滤面积0.00385 m20.00423m2系统内存液量V360ml183.8ml二、实验内容测定不同压力下恒压过滤的过滤常数k、qe三、实验原理4-1)恒压过滤方程（q + q ）2 二 K（0+0 ） ee式中：q一单位过滤面积获得的滤液体积，m3/m2；q —单位过滤面积上的虚拟滤液体积， m3/m2e0 一实际过滤时间， s；0 一虚拟过滤时间， s； eK 一过滤常数， m2/s将式（4-1）进行微分可得：4-2)d0 2 2=一 q + 一 qdq K K e这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘d0 -q的关系，可得直线。

其斜率为2 ,截距为2 q , dq K K e从而求出 K 、q 至于0 可由下式求出： eeq 2 = K 0 （ 4-3 ）ee当各数据点的时间间隔不大时，西可用增量之比俎来代替.dq Aq在实验中，当计量瓶中的滤液达到 100ml 刻度时开始按表计时，作为横压过滤时间的零点但是，在此之前吸率早已开始，这部分系统存液量可视为常量，以V，表示（V，=360ml）,则对单位过滤面积上来说这部分滤液为q，,（q=匕，），这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质，在整理数据时应考虑进 A去，则方程应改为：4-4)A0 二—q+ — ( q +q，)Aq K K e以A0与相应区间的平均值q作图在普通坐标纸上以A0为纵坐标，q为横坐标标绘俎~q关 Aq Aq Aq系，其直线的斜率为：—；直线的截距为：—（q +q，）4-5)K K e过滤常数的定义式： K = 2kAp 1-s两边取对数：lgK =(1-s)lgAp+lg(2k)(4-6)因k = 缶=常数，故K与Ap的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为1-s，由此可得滤饼的压缩性指数s，然后代入式(4-5)求物料特性常数k。

四、实验方法及操作步骤1、 操作时应注意的事项检查一下真空泵内真空泵油是否在视镜液面以上过滤漏斗如图 4-2 安装，在滤浆中潜没一定深度，让过滤介质平行于液面，以防止空气被抽入 造成滤饼厚度不均匀用放空阀 7 调节控制系统内的真空度恒定，以保证恒压状态下操作电动搅拌器为无级调速使用方法:A. 系统接上电源，打开调速器开关，将调速钮从"小"至"大"位启动，不允许高速挡启动，转速 状态下出现异常时或实验完毕后将调速钮恢复最小位B. 为安全，实验设备应接地线C. 启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌2、 操作步骤(1) . 系统接上电源，启动电动搅拌器，待槽内浆液搅拌均匀，将过滤漏斗按流程图所示安装好， 固定于浆液槽内2) . 打开放空阀 7 关闭旋塞 4 及放液阀 103) . 启动真空泵，用放空阀 7 及时调节系统内的真空度，使真空表的读数稍大于指定值，然 后打开旋塞 4 进行抽滤此后时间内应注意观察真空表的读数应恒定于指定值当计量瓶滤液达 到100ml刻度时按表计时，做为恒压过滤时间的零点记录滤液每增加100 ml所用的时间当计 量瓶读数为800 ml (900ml)时停止计时，并立即关闭旋塞4。

4) . 把放空阀 7 全开，关闭真空泵，打开旋塞 4，利用系统内的大气压和液位高度差把吸附 在过滤介质上的滤饼压回槽内，放出计量瓶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定卸下过滤 漏斗洗净待用5) . 改变真空度重复上述实验五、注意事项1. 过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐用摇柄把过滤设备 压紧，以免漏液2. 计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数3 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损坏电机4 启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器表1数据整理表设备编号：2# 过滤面积：A=0.00423m2系统存液量：V'=183.8ml q' =0.0435滤浆浓度:滤液 量mlqnqA qA P1=0.045 MPaA P2=0.06 MPaAm3/m2m3/m2m3/m28A 8(s)A 8 /A q8A 8(s)A 8 /A q81000.0000000.0118200.000000003807.000:00:0003553.200:00:002000.0236410.0354610.02364100130904399.20001:24843553.200:01:033000.0472810.0591020.023641003141044822.20002:48843807.000:02:484000.0709220.0827420.023641005081145245.20004:18904399.200:03:435000.0945630.1063830.023641007121245583.60006:021045076.000:05:186000.1182030.1300240.023641009241326345.00008:021206091.200:07:027000.1418440.1536640.023641011541507317.90010:261446514.200:08:528000.1654850.0827420.02364101447173013:001540:10:48其中 q'=V'/A=183.8/0.00423=0.0435计算实例：以△ P1=0.045 MPa数据为例：① 当滤液量达到 100ml 时，V=0, A V=0ml,q1=0, q =(q1+q2)/2=(0+0.023641)/2=0.01182当滤液增加到 200ml, V=100,A V=100ml,q2=V/A=100/0.00423=0.023641, A q =A V/A=0.023641, q =(q2+q3)当滤液增加到 300ml, V=200, A V=100ml,q3=V/A=0.047281, A q =A V/A=0.023641, q =(q3+q4)/2=0.059102② 当滤液量从100ml开始到200ml，用时90秒，A 8 /A q=90/0.023641=3807(△ 0 /△ q) q 关系图 y = 22941X + 3461.8mAO/*"XJr0.050.10 0.15o o o o000000008 7 6 50000000004 3 2o o001X000.20q(m3/m2)y = 23005x + 2809.9y = 15720x + 2615* △ P1■ △ P2* △ P3—线性(△ P1)—线性(△ P2)—线性(△ P3)俎=2 q+ 2 ( q +q' ■)其斜率为 2/K,截距为(2/K)( q +q'JAq K K e e在普通坐标系上绘制△ 0 /△ q----q关系曲线可得直线(见上图)。

K=2/斜率，q=(截距*K/2)-q' (q'=V'/A=183.8/0.00423=0.0435) 0 = q 2/Ke e e恒压过滤常数测定值的汇总表曲线序号1# (△ P1)2# (△ P2)3# (△ P3)过滤压差MPa0.0450.060.08过滤常数斜率229412300515720截距346228102615K (m2/s)0.00008720.00008690.0001272q (m3/m2)e0.10740.07860.12280 (s)e132.371.1118.6K=2kA P1-s=0.0006A P0.657滤饼可压缩指数S= 0.0003特性参数k=0.343在双对数坐标系上绘制K △ P关系图（见下图）K=2kA P1-s 2k=0.0006,k=0.0003 1-s=0.657, s=1-0.657=0.3430.00100y = 0.0006x 0.657z(x)osyrn KK— △ P关系图0.000100.00001△ P(MPa)K(m2/s)乘幂(K(m2/s))。