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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、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
