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文檔簡介
1、浙江科技學院實驗報告課程名稱:化工原理實驗名稱:恒壓過濾常數(shù)測定實驗學 院:生物與化學工程學院專業(yè)班:化學工程與工藝111姓 名:王建福學 號:5110420006同組人員:楊瞇瞇 張濤實驗時間:2013年11月14日指導教師:諸愛士、實驗課程名稱:化工原理二、實驗項目名稱:恒壓過濾常數(shù)測定實驗三、實驗目的和要求:1.熟悉板框壓濾機的構(gòu)造和操作方法;2.通過實驗,驗證過濾基本原理;學會測定過濾常數(shù)K、q、t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。四、實驗內(nèi)容和原理實驗內(nèi)容:測定時間與濾液量的變化關系,繪制相關圖表,求出過濾常數(shù)K及壓縮性指數(shù)S。實驗原理:過濾是以某種多孔物質(zhì)作
2、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。還有濾餅和懸浮液的性質(zhì),懸浮液溫度,過濾介質(zhì)的K:康采尼常數(shù),層流時,K = 5.0山濾液粘度,Pas p:過濾的壓強差,Pa影響過濾速率的主要因素除壓強差、濾餅厚度外 阻力等,在低雷諾數(shù)范圍內(nèi),過濾速率計算式為:18 3 邱U =K a2(1 -8)2 pLu:過濾速度,m/s:床層空隙率,m3/m3a:顆粒的比表面積,m2/m3L:床層厚度,m(3)恒壓過濾時,令k=1/Rrv,K=2
3、kp1-s,q=V/A,qe=Ve/A,對式積分得: (q+qe)2=K(T+Te)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=KdT -dr 22一=q + 氣dq K K e用T/q代替dT/dq,在恒壓條件下,用秒表和量筒分別測定一系列時間間隔Ti,和對應的濾液體積 *可計算出一系列qi、qi,在直角坐標系中繪制T/qq的函數(shù)關系,得一直線,斜率為2/K,截 距為2q /K,可求得K和q,再根據(jù)t =q 2/K,可得t。eee ee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(2k)(5)在實驗壓差范
4、圍內(nèi),若k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,進而確定物料特性常數(shù)k。五、主要儀器設備實驗裝置如圖1所示:2S16-閥 72726254 4 27一閥 31 28閥 11-可移動框架2-閥2 3-止回閥 板框進口壓力表12-閥12 13-閥 21-進水口 22-閥 9 23一閥 10璃視鏡戶一壓力表9-壓緊手輪10-板框組11-17-閥6 18-配料槽19-出液口 20-指示尺圖2控制柜面板圖控制柜面板圖如圖2:1-儀表電源開關2-空壓機電源開關6-電子天平通訊串口 7-智能儀表通訊串口 8-壓力顯示儀9-空氣開關 板框壓慮機的結(jié)
5、構(gòu)尺寸:框厚度11mm,過濾總面積0.0471m2。空氣壓縮機規(guī)格型號:V0.08/8,最大氣壓0.8MPa。六、操作方法與實驗步驟(一)實驗步驟:配制含CaCO33%5%(wt%)的水懸浮液。開啟空壓機,關閉閥1、閥4、閥5,打開閥3、閥2,將壓縮空氣通入配料槽,使CaCO3懸浮液攪拌 均勻。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)。等配料槽料液攪拌均勻后,關閉閥3,打開閥5及壓力料槽上的排氣閥,使料漿自動由配料桶流入 壓力料槽至其視鏡2/3處,關閉閥2、閥5。打開閥4,通壓縮空氣至壓
6、力料槽,使容器內(nèi)料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應不斷排氣,但又 不能噴漿。調(diào)節(jié)壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調(diào)節(jié)壓力料槽出口處的壓力定值調(diào)節(jié)閥來控制出口壓力 恒定,壓力料槽的壓力由壓力表讀出。一般可以用一個閥調(diào)節(jié)不同的三個壓力來做實驗,具體壓力 根據(jù)操作情況現(xiàn)場決定,一般取2040kPa左右。考慮各個壓力值的分布,從低壓過濾開始做實驗較 好。打開閥7、閥10及閥12、閥13,開始加壓過濾。放置好電子天平,按下電子天平上的“on”開關,打開電子天平,將料液桶放置到電子天平上。做 好準備工作,可以開始實驗。手動實驗時每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻,每次/取0.10.2kg左右
7、,濾 液量可以由電子天平處讀出。記錄相應的過濾時間At及濾液量。每個壓力下,測量20個以上讀數(shù) 即可停止實驗。關閉閥12。每次濾液及濾餅均收集在小桶內(nèi),濾餅弄細后重新倒入料漿桶內(nèi),實驗結(jié)束后要在水桶中沖洗濾框、 濾板及濾布,濾布不要折,應用刷子刷。七、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理實驗原始數(shù)據(jù)列于表1中,本實驗稱質(zhì)量,再換算成體積。計算結(jié)果列于表2中。表1 實驗數(shù)據(jù) p = 40 kPap =kPap3=kPaM (kg)V(mL)V(mL)t(s)M (kg)V(mL)v(mL)t(s)M (kg)V(mL)v(mL)t(s)0.440040031.350.440040033.000.440040034
8、.80.440040036.170.440040041.550.440040044.480.440040046.62計算示例表2 計算結(jié)果 p = 40kPa七=kPa=kPaq(mm2)一 /&(mm3)q(mm2)q(mm2)一 (mm3)q(mm2)q(mm2)一 (mm3)q(mm2)0.0084925693691.46250.008492569八、實驗結(jié)果與分析繪制不同壓力情況下的關系線,求出K及s。表3不同壓力下的K值p(kPa)過濾常數(shù)K(m2/s)壓縮性指數(shù)s=Y=37396x+3237.3斜率 2/K=37396,所以 K=2/37396=5.3482*(10八-5)(2/K
9、)*qe=3237.3,所以 qe=3237.*7396=0.086568九、討論、心得思考題當操作壓強增加一倍,K值是否也增加一倍?要得到同樣的過濾液,過濾時間是否縮短一半?為什么過濾開始時,濾液常常有點混濁,過段時間后才變清?答:1、1)當操作壓強增加一倍,K值也增加一倍。因為K=2KAP(1-S),對于不可壓縮濾餅,S=0,而 k與P無關,故當P增加一倍,K值也增加一倍。2)而要得到同樣的過濾液,過濾時間不是縮短一半。由u和?的關系式可知,隨著?增加一倍, 表面上過濾速率也增加一倍,實際上隨著過濾的進行,濾餅層逐漸增厚,過濾阻力逐漸增加, 過濾速率會逐漸減小,因此u 與P不呈嚴格的線性關系。2、在過濾中,主要靠濾餅層。剛開始濾餅層還未形成,大顆粒易通過空隙較大的濾布流入濾 液,造成濾液混濁,隨著濾餅層的增厚,濾液逐漸變清。心得這次實驗我覺得我還是非常的認真的,實驗前很認真的預習了本次的實驗,但看的云里霧里 的。做實驗前,老師給我們詳細的講解了實驗原理、實驗過程及一些注意事項,并且告訴我們 做實驗要知道自己要做什么,做的每個步驟要知道為什么。實驗過程中我們組的3個成員都非常 的認真,我們進行分工,一
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