《实验三 :过滤综合实验》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验三 :过滤综合实验(11页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
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、0 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
2、滤渣层(过滤介质与滤饼)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:(q + q 匕=K9 +9 )ee(1)式中: q单位过滤面积获得的滤液体积 m3/m2 qe单位过滤面积的虚拟滤液体积 m3/m2实际过滤时间虚拟过滤时间K 过滤常数m2/s将(1)式微分可得:2)d922可以用增量之比也A q来代替,即:dq K + K当各数据点的时间间
3、隔不大时,dqA922= q + qe(3)Aq KK e上式为一直线方程。试验时,在恒压下过滤要测定的悬浮液,测出过滤时间0及滤液累计量q的数据,在直角坐标纸上标绘妲对q的关系,所得直线斜率为2,截距为2q,从而求出K和qAqKK ee 。9由下式得:eqe2 二 K9 e(4)过滤常数的定义式:K 二 2kAp-s(5)两边取对数:LgK =(L - s)Lg(jp)+ Lg(2k)(6)因过滤料液一定,压缩性指数s =常数,k =常数,故K与AP的关系,在双对数坐标上标卩r 0 c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 PK直线上任一点处的K,p 数据,一起代入
4、式(5)计算物料特性常数k。三、实验装置与设备流程1一调速器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 mm6 小格 =1 升
5、)第二套:长mm,宽 mm6 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。用压紧图21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2 压力表7 截止阀3板框过滤机8计量桶装置压紧后待用。1、5、6、9球阀4压紧装置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
6、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 )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
7、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,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、3e (过滤面积A为常数)实验原始数据记录表一:过滤压力差A pi=MPa方法一:A922根据:
8、1AqKq i +KqeA9222q +qKKAq22e解方程组、可得:K和qe由方法二:根据qe2= K e 解得:0 eA9A q2=Kq * 直线方程)由测出过滤时间0及滤液累计量q的数据,在直角坐标纸上标绘如对q的关系,所得直线斜 Aq率为亍,截距为|qe,从而求出K和,进而求得0 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A p2=MPa实验数据整理记录表四:实验序号123A pA P1A P2A P3KKKKqeqeiqe2qe3e ee e】e e2e e3根据:K = 2kAp1- s即LgK =(1-s)L
9、g(Ap)+ Lg(2k)实验原始数据记录表三:过滤压力差p3=MPa方法一:图解法(双对数坐标系:lgK为纵坐标,lgA p为横坐标)求取:A Y1-S = AX n S 和 Ig2k = b(截距)n k k方法二: 应用最小二乘法求取-竺+X lg K 为 Ap工lg Ap2 - Y(Ap )|2ii=11 - s =ilg Ap 丿 ii=_nlg Ap 2ii=1工 lg Ap HGg K x lg Ap ) 一 nH(lg Ap)2 x 工 lg Kiiilg 2k = -i=1i=1ii=1i=1n工lg Ap2 一 工(Ap2iii =1i =1八、实验结果与讨论1)、板框压滤
10、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。计算中的问题包括卩,*,q ,K等的取值 e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. 过滤过程计算的基本内容是什么?8. 过滤过程一般有哪两
11、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25C,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时为止,卸饼、清洗、重装等辅助时间为2
12、0min。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m2BAS20/635-2520BAS30/635-2530BAS40/635-2540BAY20/635-2520BAY30/635-2530BAY40/635-2540BMS20/635-2520BMS30/635-2530BMS40/635-2540框内尺寸mm框数635 X 6
13、35 X 2526635 X 635 X 2538635 X 635 X 2550635 X 635 X 2526635 X 635 X 2538635 X 635 X 2550635 X 635 X 2526635 X 635 X 2538635 X 635 X 2550框内总容积工作压强lkg/cm2260838085008260838085008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
14、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 5.05.5 %的水悬浮液,过滤温度为25C,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行实验,测定有关的过滤参数,确定回转真空过滤机的转速 n ,转筒的浸没度,转筒直径D和长度L。(一)选做实验任务1、2的同学 实验报告要求如下(其它报告按实验指导教师的要求):实验报告首页为实验任务书。实验报告内容应 包括如