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文檔簡介
1、 3 恒壓過濾常數的測定3.1 實驗目的(1)了解恒壓板框壓濾機的結構,學會恒壓過濾的操作方法,驗證過濾基本原理。(2)掌握測定恒壓過濾常數K、濾布阻力當量濾液量qe、當量過濾時間e、及濾餅壓縮性指數S的方法。(3)學會板框壓濾機洗滌操作。3.2 實驗原理 以多孔介質截留懸浮于流體中的顆粒,從而實現固體顆粒與流體的分離的操作稱為過濾。若懸浮液中固體濃度較高,固體顆粒在多孔介質表面會形成濾餅,因此,除剛開始過濾外,過濾主要是濾餅層起過濾介質作用,此種過濾稱為濾餅過濾。(以上為原理部分) (以下為數據處理部分)濾餅過濾的推動力是壓差,由于設備耐壓等原因,過濾一般都是情況下都是在恒壓條件下進行。在恒
2、壓濾餅過濾過程中,由于濾餅不斷增厚,過濾阻力不斷增大,過濾速率越來越小,因此,恒壓過濾盡管其操作壓差在過濾過程可保持恒定,但它是一個非定態過程,過濾速率微分式如下: (3-1)上式中的過濾常數表達式為: K= (3-2)對式(3-1)在恒壓條件下積分,得如下恒壓過濾方程: (3-3)式(3-1)、(3-2)、(3-3)中的K、qe、S、e須通過恒壓過濾實驗測定。取式(3-1)的倒數得: (3-4)由于式(3-4)仍然是一個微分式,因此,為了便于測定和計算,用差分代替微分,式(3-4)改寫成如下形式: (3-5)在某一壓力條件下進行過濾實驗,用量筒和秒表分別測量和記錄一系列濾液體積和其相對應的時
3、間間隔,由除以過濾面積得。的取值的方法如下: (i=18, ) (3-6)在二維坐標系中以為橫坐標, 以為縱坐標繪制一條直線, 由該直線的斜率可計算出某一壓力下的過濾常數K1, 由該直線的截距可計算出濾布阻力當量濾液量qe1, 根據, 可求出相應的當量過濾時間e1。 用壓力定值調節閥調節過濾壓差(一般三個),測定并計算出相應壓差下的過濾常數(K1K3),對式(3-2)兩邊取對數得: (3-7)以為橫坐標,以為縱坐標畫圖得一直線,由該直線的斜率便可求出濾餅的壓縮指數S。3.3 實驗流程與裝置 本實驗裝置有空壓機、配料槽、壓力儲槽、板框過濾機和壓力定值調節閥等組成。其實驗流程如圖所示。CaCO3的
4、懸浮液在配料桶內配置一定濃度后利用位差送入壓力儲槽中,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料漿送入板框過濾機過濾,濾液流入量筒或濾液量自動測量儀計量。圖14恒壓過濾常數測定實驗裝置流程圖1 、配料槽 2 、壓力儲槽 3 、板框壓濾機 4 、壓力表 5 、安全閥 6 、壓力變送器 7 、壓力定值調節閥 8 、濾液量自動測量儀板框過濾機的結構尺寸如下:框厚度38mm,每個框過濾面積0.024m2,框數2個。由配料槽配好的碳酸鈣水懸浮液由壓縮空氣輸送至壓力槽,用壓力定值調節閥調節壓力槽內的壓力至實驗所需的壓力,打開進料閥,碳酸鈣水懸浮液依次進入板框壓濾機的每一個濾框進行過
5、濾,碳酸鈣則被截留在濾框內并形成濾餅,濾液水被排出板框壓濾機外由帶刻度的量筒收集。3.4 實驗操作步驟1. 開啟電源。開啟控制面板上的總電源開關,打開空氣壓縮機電源開關、24V(DC)電源開關和儀表電源開關;2. 配料、下料。依次打開閥、和閥,用空氣將碳酸鈣與水攪拌混合均勻,注意閥不要開太大,以免碳酸鈣懸浮液從配料槽中噴出。打開閥,將混合好的碳酸鈣懸浮液輸送至壓力料槽,使液位處于視鏡的二分之一處,然后關閉閥、。3. 組裝板框壓濾機。將濾布用水浸濕,正確安裝好濾板、濾布和濾框,然后用螺桿壓緊。注意,板、布、框的表面一定要清洗干凈,不能帶有濾餅,布不能起縐,否則過濾時會滲漏嚴重。4. 調節壓力。打
6、開閥,打開控制面板上的壓力定值調節閥開關,再打開閥和閥,調節第一個恒壓過濾的壓力,當控制面板上的測量儀顯示壓力穩定后,便可開始做過濾實驗。5. 測定不同壓力下,得到一定濾液所需時間。(1)準備好量筒和秒表,打開懸浮液進料閥,濾液從匯集管流出開始計時。當量筒內的濾液量每次約為800mL時,開始切換量筒和秒表,記錄下8個和相應的8個過濾時間,當塑料桶內的濾液放不下時,倒回配料槽。(2) 第一個壓力過濾實驗做完后,關閉懸浮液進料閥,關閉閥和閥,打開閥,調節第二個恒壓過濾的壓力,當控制面板上的測量儀顯示壓力穩定后,便可開始做過濾實驗, 重復步驟5,記錄下8個和相應的8個過濾時間。(3) 第二個壓力過濾實驗做完后, 關閉懸浮液進料閥,關閉閥, 打開閥和閥,調節第三個恒壓過濾的壓力,當控制面板上的測量儀顯示壓力穩定后,便可開始做過濾實驗, 重復步驟5,記錄下8個和相應的8個過濾時間,關閉進料閥和閥和閥。6將剩余的懸浮液壓回配料槽。打開閥和,利用壓力料槽內的余壓將剩余的懸浮液壓回配料槽,然后關閉閥、。慢慢打開閥,將壓力料槽內的余壓排放掉,并打開閥、將壓力定值閥內的壓退回至零,然后再關閉。7. 關閉電源。 關閉控制面板上的空氣壓縮機電源、24伏直流電源、儀表電源及總電源。8拆洗板框壓濾機。 松開螺桿,拆下濾板、濾布和濾框,放在存有濾液的塑料桶內清洗濾餅直至干凈為止,然后倒回配
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