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1、1实验目的1.1 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。1.2 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。1.3 学会测定过滤常数K、qe、e及压缩性指数s的方法。1.4了解过滤压力对过滤速率的影响。1.5学会有关测量与控制仪表的使用方法。2.基本原理 过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来，从而实现固液分离，因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，其过滤速率不断降低。 影响过滤速度的主要因素除压强差p，滤饼厚度L外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬
2、浮液温度，过滤介质的阻力等，故难以用流体力学的方法处理。 比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度即为流体通过固定床的表现速度u。同时，流体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，运用层流时泊唆叶公式不难推导出过滤速度计算式： （1）式中， p过滤的压强差，Pa； K康采尼系数，层流时，K=5.0； 床层的空隙率，m3/m3； 过滤粘度，Pa.s； a 颗粒的比表面积，m2/m3； u 过滤速度，m/s； L 床层厚度，m。由此可以导出过滤基本方程式： （2） 式中，V滤液体积，m3 过滤时间，s； A过滤面积
3、，m2； S滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下，S=01，对于不可压缩滤饼，S=0； R 滤饼比阻，1/m2，r=5.0a2（1-）2/3 r单位压差下的比阻，1/m2 滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次； Ve虚拟滤液体积，m3在恒压过滤时，对（2）式积分可得： 式中，q 单位过滤面积的滤液体积，m3/m2； qe单位过滤面积的虚拟滤液体积，m3/m2； e虚拟过滤时间，s； K滤饼常数，由物理特性及过滤压差所决定，m2/sK，qe，e三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道K, qe, e,它们只有通过实验才能确定。对上式微分得： 该式表明以d/dq为纵坐标，以q
4、为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K，截距为2 qe /K。在实验测定中，为便于计算，可用增量替代，把上式改写成 在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤液体积，由此算出一系列在直角坐标系中绘制的函数关系，得一直线。由直线的斜率和截距便可求出K和qe，再根据e=qe/K，求出e。3实验装置与流程4、实验步骤4.1 实验准备 （1） 配料：在配料罐内配制含MgCO31030（wt. %）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。 （2） 搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料
5、罐的两个阀门保持适当开度），使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。 （3） 设定压力：分别打开进压力灌的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需调节压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀可略开。 （4） 装板框：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。 （5） 灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3
6、高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。 （6） 灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/22/3处，关闭进料阀门。 4.2 过滤过程 （1） 鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。 （2） 过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表指示过滤压力，清液出口流出滤液。 （3） 每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次V取800ml左右。记录相应的过滤时间。每个压力下，测量810个读数即
7、可停止实验。若欲得到干而厚的滤饼，则应每个压力下做到没有清液流出为止。量筒交换接滤液时不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出V值。（注意：V约800ml时替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好800ml。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。 （4） 一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内搅拌配料，进入下一个压力实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。 3清洗过程 （1） 关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到
8、通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为清洗状态）。 （2） 打开清洗液进入板框的进出阀门（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）。此时，压力表指示清洗压力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同压力下过滤速度小很多。 （3） 清洗液流动约1min，可观察混浊变化判断结束。一般物料可不进行清洗过程。结束清洗过程，也是关闭清洗液进出板框的阀门，关闭定值调节阀后进气阀门。 4实验结束 （1） 先关闭空压机出口球阀,关闭空压机电源。 （2） 打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。 （3） 卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。 （4） 将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该
9、二罐物料直接排空后用清水冲洗。 5.实验数据记录与处理 5.1.1表压为0.1MPa 表1 记录部分序号V/m3/s180033.34280042.31360047.56460060.04540045.50640051.91720026.63820028.67表2 处理部分序号q/(m3/m2)/q/(t.m2/m3)q(m3/m2)10.0225991475.300.01129920.0225991872.230.03389930.0169492806.050.05367240.0169493542.370.07062150.0112994026.760.08474660.011299459
10、4.040.09604570.0056504713.520.10451980.0056505074.600.110169 图1K=2/S=2/37906=5.27610-5；qe=I/S=836.13/37906=0.022058;e=qe2/K=9.2225.1.2 表压为0.2MPa记录部分序号V/m3/s180015.56280030.09360027.53460037.47540027.25640030.22720013.94820015.31处理部分序号q/(m3/m2)/q(t.m2/m3)q(m3/m2)10.022599688.530.01129920.0225991331.4
11、90.03389930.0169491623.660.05367240.0169492210.730.07062150.0112992411.100.08474660.0112992674.470.09604570.0056502466.850.10451980.0056502709.870.110169K=2/S=2/20149=9.92610-5;qe=I/S=591.61/20149=0.029362e=qe2/K=8.6855.1.3 s的求取s=1-0.9267=0.07336.结果讨论 6.1 从记录部分看，当表压从0.1MPa变到0.2MPa时，在相同的滤液量时，表压越高，所需的
12、时间越短； 6.2 无论是0.1MPa还是0.2MPa，在求取K值、qe值、e值时作图所得的拟合曲线的线性关系比较好，说明实验还是比较成功的；6.3 由于读数是人为的，所以存在一定的误差； 6.4 对s求取作图时，只有两个点，不够代表性。 6.5 随着表压的增大，K值、qe值、e值亦都变大。思考题1、当你在某一恒压下所测得的K、qe、e值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？答：由公式K=2kP1-s，e=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，e减小。2、影响过滤速率的主要因素有哪些？答：过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的颗粒特性，滤饼的厚度。3、为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。
