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1、恒压过滤实验指导书一、实验目的1. 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。2. 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。3. 学会测左过滤常数K、qe、&及压缩性指数s的方法。4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。二、基本原理过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下, 悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从 而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层） 的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。过滤速度u左义为单位时间单位过滤面积内通
2、过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过 滤推动力（压强差）Ap,滤饼厚度L外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等。过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动X II；内，因此，可利用流体通过固 左床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式：_ dV _ dq _ AzVi） _U Adr dr / r C（V + V ） - / r-CV + V ）（1）式中：u过滤速度，m/s：V 通过过滤介质的滤液量，m3：A 过滤而积，m2；r过滤时间，s：q 通过单位面积过滤介质的滤液呈:，m3/m2；4p过滤压力（表压）pa ；s 滤渣压缩性
3、系数；戸一滤液的粘度，Pa.s：厂一滤渣比阻，1/m2；C单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3：zj.Ve 过滤介质的当量滤液体积，m3厂滤渣比阻，m/kg；C单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3o对于一泄的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，p、r、C和都恒泄，为此令:K 20T /、于是式（1）可改写为：dV _ KA2 乔一 2(V + W)式中：k过滤常数，由物料特性及过滤压差所决圧，厂/s。 将式（3）分离变量积分，整理得：矽+匕/（#+匕）=2曲丁打V2 + 2We=KA2r(4)(5)将式（4）的积分极限改为从0到以和从0到匚积分，则:V; =KA2re将式（5）和式（6）相加，可得：（V
4、 + V）2=O2（r+rJ式中：以一虚拟过滤时间，相当于滤岀滤液量W所需时间，So再将式（7）微分，得：2（V + V/V = /C42Jr将式（8）写成差分形式，则Ar 2 -2=q+么g K K(6)(7)(8)式中：每次测左的单位过滤而积滤液体积（在实验中一般等量分配）,m3/ m2：Ar-每次测泄的滤液体积Aq所对应的时间.s：以厶r/Aq为纵坐标，g为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距,斜率：S= Kg相邻二个q值的平均值，m3/ m2o2则，K = _、 m2/sSKI I3r _q： _ 厂s.e K KS1改变过滤压差AP,可测得不同的K值，由K的左义式(2
5、)两边取对数得：lgK =(l-s)lg(Ap)+B(10)在实验压差X围内，若B为常数，则lgKlg(Ap)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-s), 可得滤饼压缩性指数So三、实验装置与流程本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图仁1空压机；2压力灌；3安全阀；4压力表；5压力传感器；6淸水罐：7 滤框：8 滤板；9 一手轮；10通孔切换阀；11 一调压阀；12电磁阀；13配料罐：14 一地沟；15电子天平图1板框压滤机过滤流程CaCOs的悬浮液在配料桶内配制一泄浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气加以搅拌使CaCO?不致沉降，同时利用压缩空气的
6、压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流到电子天平处称量，压缩空气从压力料槽上排空管中排岀。板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm,每个框过滤而积00177m2,框数2个。空气压缩机规格型号：风M0.06m3/min,最大气压0.8Mpa、，四、实验步骤1. 实验准备1. 配料：在配料罐内配制含CaC0310%30% （wt.%）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位 高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。2. 搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的岀口小球阀保持半开，进入配料罐的两个 阀门保持适当开度），使CaCOj悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上
7、。3. 装板框：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤 板，密封垫贴紧滤布。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上， 然后再压紧）。4. 灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶 流入压力罐至栽视镜1/2-2/3处，关闭进料阀门。5. 选择对应管路，关闭压力罐卸压阀，不要关太死，注意通过控制卸压阀保持和选择管路的压力 一致。电脑点击打开电磁阀给压力罐鼓泡。6. 电子天平置零，打开相应阀门，过滤阀门与电脑开始实验同时点击，开始实验。7. 每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻
8、，每次AV取800ml左右（注意：AV 在800ml左右时点击采集数拯）记录相应的过滤时间每个压力下，测虽:810个读数即可 停止实验。电脑退出等待。&一个压力下的实验完成后，先关闭相应管路的阀门，然后打开一点进料阀，利用余压把料浆从 压力罐回到原料罐。压力罐卸压阀打开卸压。9卸下滤框、滤板、滤布进行淸洗，淸洗时滤布不要折。每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼 弄细后重新倒入料浆桶内搅拌配料，进入下一个压力实验。10.打开空压机阀门给配料罐鼓泡，重复步骤4-9.4.实验结束（1）先关闭空压机岀口球阀，关闭空压机电源。（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和淸水罐泄压。（3）卸下滤框、滤板、滤布进行淸
9、洗，淸洗时滤布不要折。（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用淸水冲洗。zj.五、数据处理1.滤饼常数K的求取计算举例：以厶P=1.0kg/cm2时的一组数据为例。过滤面积 A=00177x2=0.02542：切二637灯0%3： At!=31.98s：AV2=630x10-6m3； At2=35.67 s：Aqi=AVi/A=637x10-6/0.048=0.013271m3/m2；Aq2=AV2/A=630x106/0.048=0.013125m3/m2；Aii/Aqi=31.98/0.013271=2409.766 sm2/m3；Ai2/Aq2=35.67
10、/0.013125=2717.714 sm2/m3；qo=Om3/m2：qi= qo+Aqi=O.O13271 m3/m2：q2= qi+Aq2=0.026396 m3/m2：q | =(qo+qi )/2=0.0066355m3/m2：q =(qi+q2)/2=0.0198335m3/m2：依次算岀多组及6：在直角坐标系中绘制G的关系曲线，如图2所示，从该图中读出斜率可求得K。不同压力 卜的K值列于表1中。表1不同压力卞的K值AP(kg/cm2)过滤常数K(m2/s)1.08.524X10-51.51.191X1042.01.486X1042滤饼压缩性指数S的求取计算举例：在压力 P = 1.0kg/cm2时的q宜线上，拟合得直线方程，根据斜率为2/ K3,则 K3=0.00008524o将不同压力下测得的K值作lgK4gAP曲线，如图3所示，也拟合得直线方程，根据斜率为(1-s) 可计算得s=0.198o(OE-OJlus)bp/lp图2 Ai/Aq-q曲线图3 IgK-lgAp曲线六、实验报告1. 由怛压过滤实验数据求过滤常数K、qe、2. 比较几种压差下的K、q、。值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。3. 在直角坐标纸上绘制IgK-lgAp关系曲线，求出s。4. 实验结果分析与与讨论。
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