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化工原理板框过滤实验

  化工原理实验 板框过滤实验 制作:谢少雄 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,验证过滤基本原理; 3、学会测定过滤常数K、qe的方法; 4、了解操作压力对过滤速率的影响。 二.基本原理 ? 过滤过程过滤是以某种多控物质作为介质来处理 悬浮乳液的操作。在外力的作用下,悬浮液中的液 体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来,从而实 现固液分离,因此,过滤操作本质上是流体通过固 体颗粒通过床层的流动,所不同的是这个固体颗粒 层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加,故在恒 压过滤操作中,过滤速率不断降低。 ? 过滤速度由过滤介质两端的压力差及过滤介质的阻力决定. ? 过滤介质 阻力由二部分组成 , 一为滤布 , 一 为滤渣 .( 先积下来的滤渣成为后来的过滤介 质) . ? 因为滤渣厚度随着时间增加,所以恒压过滤 速度随着时间而降低. 在恒压过滤情况下. 滤液量与过滤时间的关系可 用下式表示: (q ? qe ) ? K (? ? ? e ) 2 式中:q—单位过滤面积的滤液体积, qe—单位过滤面积的虚拟滤液体积, τ e—虚拟过滤时间,s m3 / m3 m3 / m 2 m2 / s K—滤饼常数,由物料特性及过滤压差所决定, q ?V / A V—滤液体积,m A—过滤面积,m2 3 τ —过滤时间,s 对于不可压缩性滤渣,在恒压过滤情况下. 滤 液量与过滤时间的关系可用下式表示: 式中: 3 ? V ━ 时间内的滤液量,( m ) Ve ━ ?V ? Ve ? 2 ? KS ?? ? ?e? 2 虚拟的滤液液体积,它是形成相当于滤布阻力 的一层滤渣时,应得到的滤液量,( S ━ 过滤面积,( m 2 ) m3 ) ?━ K━ 过滤常数,( m2 s ) 相当于得到滤液V所需的过滤时间,(S) ?e ━ 相当于得到滤液所需的过滤时间,(S) 上式也可写成: q ? 2qe q ? K? 2 式中 V q? S 即单位过滤面积的滤液量(m) 将过滤方程式微分后得到 2qdq ? 2qe dq ? Kd? 整理后得: d? 2q 2qe ? ? dq K K ?? d? 代 以 ,则得 ?q dq ?? 2q 2q e ? ? ?q K k ?? 将 对q标绘(q取各时间间隔内的平均值), ?q 在恒压条件下,用秒表和计量筒分别测定一系列时 间间隔及对应的滤液体积,由此算出一系列在直角坐标 系中绘制的函数关系,得一直线。从而可确定过滤常数 K和qe。 如图形操作3-1所示,直 线斜率 sm ?? ?q A 2 A ? k B 载距 2q e ?c K 由此可求出K和 B C q m3 m 2 qe 图3---1 三. 装置和流程 实验装置由配浆槽、贮浆罐、洗水罐、板框压滤 机、计量筒及空气压缩机等组成, 板框过滤机除固定头和可动头外,配有一纽滤板 (非洗涤板)一块,三纽滤板(洗涤板)两块,二纽 滤框四块,滤框厚度为20mm。板框的四个角均开有 19mm的孔,在板框装合后,即可构成供滤液,滤饼和 洗水流通的孔道。 MgCO3 的悬浮液在配浆槽内配制一定浓度(浓度在 2-4%左右)后,送入贮罐用搅拌器加以搅拌,使之均 匀,并用压缩空气从贮浆罐送至板框压滤机压滤。滤 液在计量桶内计量。 ? ? 洗水同样用再压缩空气从洗水罐压送至板框过滤机 行洗涤,洗水也入量筒计量。 实验完毕,贮浆罐中的滤浆用压缩空气送至配浆 槽贮存。 压力表 压缩空气 空气过滤减压阀 滤液 电动机和减速器 安全阀 水 滤 浆 水 液 位 计 计 量 筒 液 位 计量筒 计 洗水 板 框 压 滤 机 配浆槽 水 排气 回 流 水 储浆罐 液 位 计 压 缩 空 气 冲洗 排污 图 3—2 实验装置流程 搅拌器 洗水罐 滤液出口 滤液及洗叶液出口 洗水入管 一板 滤浆入管 三板 170 170 R40 ?19 二板 返 回 图 3—3 板框结构图 框的一角 板框过滤机的板框结构如图3-3所示 过滤板:规格:170×170×20(mm)。 滤框厚度为20mm,每个框的过滤面积为 过滤面积 0.0478m 2 A ? 0.17 ? 0.17 ? ? ?0.04? ? 2 ? 4 ? 0.191m 2 ? ? 2 滤 布:工业用 计量桶:长146mm、宽150mm 四、实验步骤 1、过滤操作步骤 (1)悬浮液的配制:浓度为3-5%(重量)较为适宜,配制好开动压缩机将其 送入贮浆罐中,使滤液搅拌均匀。 ( 2 ) 按板、框的纽数以 1-2-3-2-1-2… 的顺序排列过滤机的板和 框,把滤布用水湿透,再将滤布覆盖滤框的两侧(注意滤布孔要 对准过滤机的孔道,表面要平整,不起皱纹,以免漏液),然后 用压紧螺杆压紧板和框。 (3)启动压缩机,排除减压阀前管内可能积存的水后,打开减压 阀前的阀门及进入贮浆罐的压缩空气阀门,调节空气过滤减压阀, 使其压强与选定的过滤压强一致,这样,压缩空气进入贮浆罐, 维持过滤压强恒定。 (4)关闭过滤机固定头左下方的洗水阀,打开其上方的 两个滤液出口阀,然后打开其右下方的滤浆进入旋塞, 滤浆便被压入板框过滤机内过滤,滤液流入计量筒计 量,测定 V 和相应的 ? ,待滤液充满全部滤框后,关闭 滤浆进入旋塞,停止过滤 (5)待滤渣装满框时即可停止过滤.(可以滤液量显著减 少一滴一滴的流出为准). 2、测定洗涤速率 (1)将水放入洗水罐后关闭进水阀. (2)打开压缩空气进口阀,使压缩空气进入洗水罐,维 持洗涤压强与过滤时的压强相等. (3)关闭过滤机固定头左上方的滤液出口阀,开启 左下方的洗水进口阀,洗少穿过滤渣层后流入计量筒, 测取有关数据. ? 洗涤完毕后,旋开压紧螺杆并将板,框拉开,卸出 滤渣,清洗滤布,整理板,框重新组装,以进行另一个操 作循环. ? 实验结束后,停止搅拌,立即用压缩空所将贮浆罐 内的剩余悬浮液送回配浆槽内贮存, 停压缩机.清洗贮 浆罐及液位计等,以免剩余悬浮液沉淀,堵塞管道,阀门 等. 五.报告要求 ? ? 1、将实验数据记录及整理列表。 2、根据实验数据,求出过滤压强下的过 滤常数K,qe。 六. 思考题 ? ? ? ? 1、为什么过滤开始时,滤液常常有一点混浊,过 段时间才清? 2、当操作压强增加一倍,其K值是否也增加一倍? 要得到同样的过滤液,其过滤时间是否缩短了一半? 3、影响过滤速率的主要因素有哪些? 4、滤浆浓度和操作压强对过滤常数K值有何影响?

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