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1、实验三 过滤综合实验 恒压（板框）过滤实验本实验设备由过滤板、过滤框、旋涡泵等组成，是一种小型的工业用板框过滤机。本套装置可进行设计型、研究型、综合型实验。由于设备接近工业生产状况，通过实验可培养学生的工程观念、实验研究能力、设计能力以及解决生产实际问题的能力。一、实验任务根据教学大纲要求和各实验小组的准备情况，从下列实验任务中选择其中1-2项实验。1.测定恒压过滤参数K和过滤介质参数qe、e；2改变压力，测定滤饼压缩性指数S和滤饼物料特性常数k；3.研究不同过滤压力对过滤机生产能力的影响；4研究在相同压力下，不同滤浆浓度对过滤机生产能力的影响。二、实验基本原理滤饼过滤是液体通过滤渣层（过滤介
2、质与滤饼）的流动。无论是生产工艺还是工艺设计，过滤速率的计算都要有“过滤常数”作依据。由于滤渣厚度随着时间而增加，所以，恒压过滤速度随着时间而降低。不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大，即使是同一种物料，由于浓度不同，滤浆温度不同，其过滤常数也不尽相同，故要有可靠的实验数据作参考。根据恒压过滤方程: (1) 式中: 单位过滤面积获得的滤液体积 m3/m2 单位过滤面积的虚拟滤液体积 m3/m2 实际过滤时间 s 虚拟过滤时间 s 过滤常数 m2/s 将(1)式微分可得: （2）当各数据点的时间间隔不大时， 可以用增量之比 来代替，即： （3） 上式为一直线方程。试验时，在恒压下过滤要测定的
3、悬浮液，测出过滤时间及滤液累计量q的数据，在直角坐标纸上标绘 对 的关系，所得直线斜率为 ，截距为 ，从而求出 K和 。 由下式得: （4） 过滤常数的定义式: （5）两边取对数: （6）因过滤料液一定，压缩性指数 s常数，常数，故与P的关系，在双对数坐标上标绘的是一条直线。直线的斜率 1-S，由此可计算出压缩性指数 S，读取P直线上任一点处的，p数据，一起代入式(5)计算物料特性常数 。三、实验装置与设备流程图1 恒压过滤实验流程示意图1调速器 2电动搅拌器 3、15截止阀 4、6、10、12、13、16球阀 5、7压力表 8板框过滤机 9压紧装置 11计量桶 14旋涡泵 17滤浆槽 如图1
4、所示，滤浆槽内配有一定浓度的悬浮液，用电动搅拌器进行均匀搅拌。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液在计量桶内计量。洗涤过程的流程见图2。图3为过滤机固定头管路分布示意图。四、设备的主要技术数据 1旋涡泵型号: 2搅拌器型号: ； 电机功率: w ； 转速: 转/分； 3过滤面积: 现场测定。 4滤布型号：工业用帆布。 5过滤压力范围为：0.08-0.1 Mpa6计量桶：第一套：长 mm，宽 mm （6小格=1升）第二套：长 mm，宽 mm （6小格=1升）五、板框过滤机使用说明 1系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器（2）将滤液槽（17）内浆液搅拌均匀。 2板框过滤机
5、板、框排列顺序为：固定头非洗涤板框洗涤板框非洗涤板可动头。用压紧装置压紧后待用。图2 洗涤过程流程示意图1、5、6、9球阀 2压力表 3板框过滤机 4压紧装置 7截止阀 8计量桶图3 板框过滤机固定头管路分布图1过滤入口通道 2洗涤入口通道3过滤出口通道 4洗涤出口通道3使阀门（3）、（10）、（15）处于全开、其它阀门处于全关状态。启动旋涡泵（14），调节阀门（3）使压力表（5）达到规定值。 4待压力表（5）稳定后，打开过滤入口阀（6），过滤开始。当计量桶11内见到第一滴液体时按秒表计时。记录滤液每达到一定量时所用的时间。当测定完所需的数据，停止计时，并立即关闭入口阀（6）。 5调节阀门（3
6、）使压力表（5）指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。 6改变压力或其它条件，从第3步开始重复上述实验。 7若需测定洗涤时间和洗水量，则每组实验结束后应用洗水管路对滤饼进行洗涤。洗涤流程见图2。 8实验结束时关闭阀门（3）和（15），阀门（16）接上自来水、阀门（13）接通下水，对泵进行冲洗。关闭阀门（13），阀门（4）接通下水，阀门（6）打开，对滤浆进出口管进行冲洗。六操作注意事项 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，
7、否则液面波动影响读数。 3实验结束时关闭阀门3和15。用阀门16接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自来水灌入储料槽中。 4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。5启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。 七、实验报告要求选做实验任务一：测定恒压过滤参数K和过滤介质的qe、e（过滤面积A 为常数）实验原始数据记录表一： 过滤压力差p1 = MPa 序号过滤时间/ S所得滤液体积/m3备 注12。方法一： 根据： 解方程组、可得： K 和 qe 由 解得： e方法二： 根据 （直线方程）由测
8、出过滤时间及滤液累计量q的数据，在直角坐标纸上标绘 对 的关系，所得直线斜率为 ，截距为 ，从而求出 K和 ，进而求得e。 选做实验任务二 改变压力，测定压缩性指数S和物料特性常数k（过滤面积A 为常数）实验原始数据记录表二： 过滤压力差p2 = MPa 序号过滤时间/S所得滤液体积/m3备 注12。12实验原始数据记录表三： 过滤压力差p3 = MPa 序号过滤时间/ S所得滤液体积/m3备 注12。12 实验数据整理记录表四：实验序号123备注pp1p2p3KK1K2K3qeqe1qe2qe3ee1e2e3 根据： 即 方法一：图解法（双对数坐标系：lgK为纵坐标，lgp为横坐标）求取：1
9、-S = 和 k方法二：应用最小二乘法求取 八、实验结果与讨论（1）、板框压滤机选型的结果或回转真空过滤机设计的结果（2）对实验中出现的现象，计算过程中出现的问题进行讨论。计算中的问题包括 等的取值和影响因素。这是实验报告的重点之三。九、思考题 1你的实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？2. 为什么过滤开始时，滤液常常有一点混浊，过一段时间才转清？3当操作压强增加一倍时，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？4过滤速率与过滤速度有何不同？5恒压过滤时，欲增加过滤速率可行的措施有哪些？6若储浆釜未卸压就放出滤液会出现什么现象？7过滤过程计
10、算的基本内容是什么？8过滤过程一般有哪两种典型的操作方式？ 。 。十、参考文献 （略）（一） 板框过滤实验1板框压滤机选型工业用过滤机选型的依据是物料的性能、分离任务和要求。为使过滤机的选型最为恰当，通常是用同一悬浮液在小型过滤实验设备中进行实验，以取得必要的过滤数据作为主要依据，然后从技术和经济两方面进行综合分析，确定过滤机的种类和型号。现有某一工厂需过滤含CaCO3 5.05.5 % 的水悬浮液，过滤温度为25，固体CaCO3的密度为2930kg/m3。工业过滤机在0.28MPa的压强差下进行过滤，规定每一操作循环处理悬浮液10m3，过滤时间为30min，滤饼不洗涤，过滤至框内全部充满滤渣
11、时为止，卸饼、清洗、重装等辅助时间为20min。请你利用实验室的小型板框压滤机（详见设备流程部分，该过滤机的最高过滤推动力（表压力）为0.2Mpa）进行实验，测定有关的过滤参数，根据表1所提供的过滤机型号与规格，从中选择一种合适型号的压滤机，并确定滤框的数目，求出该过滤机的生产能力，为工厂提供选型的技术依据。表1 过滤机的型号与规格型 号过滤面积m2框内尺寸mm框 数框内总容积l工作压强kg/cm2BAS20/635-252063563525262608BAS30/635-253063563525383808BAS40/635-254063563525505008BAY20/635-25206
12、356352526BAY30/635-25306356352538BAY40/635-25406356352550BMS20/635-252063563525262608BMS30/635-253063563525383808BMS40/635-254063563525505008表1中板框压滤机型号如BMS20/635-25的意义为：B表示板框压滤机，M表示明流式（若为A，则表示暗流式），S表示手动压紧（若为Y，则表示液压压紧），20表示过滤面积为20m2，635表示滤框边长为635mm的正方形，25表示滤框的厚度为25mm。2回转真空过滤机设计设计工业用过滤机时，必须先测定有关的过滤参数，这项工作一般是用同一悬浮液在小型过滤实验设备中进行。现有某一工厂需过滤含CaCO3 5.0 5.5 % 的水悬浮液，过滤温度为25，固体CaCO3的密度为2930kg/m3。要求工业回转真空过滤机的操作真空度为600mmHg，以滤液计的生产能力为0.003m3/s。请你利用实验室的小型板框压滤机进
