1、實(shí)驗(yàn)四過濾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握過濾問題的簡化工程處理方法及過濾常數(shù)的測定.了解板式過濾設(shè)備的構(gòu)造和操作方法.學(xué)會用重量傳感器測濾液量和量高度測濾 3液量的方法二、實(shí)驗(yàn)原理過濾是利用重力或人為造成的壓差使懸浮液通過某種多孔性過濾介質(zhì)，將懸浮液中的固、液兩相有效地加以分離的過程，其本質(zhì)上是流體流過固體顆粒床層的流動。 這其中周 體顆粒對流動提供了很大的阻力，一方面使流體沿床截面的速度分布均勻， 另一方面又造 成了很大的壓降，后者是工程技術(shù)人員感興趣的。 過濾過程的特點(diǎn)：流體通過過濾介質(zhì)和 濾餅空隙的流動乃是流體經(jīng)過固定床流動的一種具體情況。因流體通過顆粒層的流動多為 爬流狀態(tài)，故單位體積床內(nèi)層所

2、具有的顆粒表面積對流動阻力有著決定性的作用。從固定床著手，對于復(fù)雜的真實(shí)過程和簡化了的物理模型， 假設(shè)單位床層體積內(nèi)表面積相等、 空 隙率相等，使前后模型不失真（見圖1所示）。這樣，可以用數(shù)學(xué)方程式加以描述，最后采 用實(shí)驗(yàn)測定模型參數(shù)的方法來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠行浴?過濾過程的描述過濾操作時，床層厚度（濾餅厚度）不斷增加，在一定壓差下，濾液通過速率隨過濾時 間的增加、濾餅的增厚而減少，即過濾操作系非定態(tài)過程。 但是，由于濾餅厚度的增加是 比較緩慢的,過濾操作可作為擬定態(tài)處理。定義： u = 旦=四Ad d過濾影響因素：勢能差 P,濾餅厚度L,過濾溫度T,過濾介質(zhì)特性，濾餅特性，懸 浮液的特性等。工程

3、處理的困難：影響過程的因素多，難以用嚴(yán)格的流體力學(xué)方法處理。.過濾問題的處理方法過濾操作是非定態(tài)操作，但由于濾餅厚度變化緩慢，可視為擬定態(tài)過程。過濾操作阻力大，流體通過顆粒床層是一種極慢流動， 視為爬流，阻力損失取決于 顆粒表面積。基于以上2個方面，將過濾過程視作“流體通過固定床的壓降”問題處理。這樣通過 對過濾過程的深刻理解，便能應(yīng)用數(shù)學(xué)模型研究過濾過程的工程問題。.數(shù)學(xué)模型的步驟I將復(fù)雜的真實(shí)過程簡化成易于用數(shù)學(xué)方程式表達(dá)的物理模型；n對所得的物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，即建立數(shù)學(xué)模型；m通過實(shí)驗(yàn)對數(shù)學(xué)模型的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)并測定模型參數(shù)。圖1.過濾問題的數(shù)學(xué)模型方法將流體通過真實(shí)的濾餅床層的復(fù)雜

4、過程簡化為流體通過一組平行管束的簡單過程，后者一組平行管束即為簡化了的物理模型，并假設(shè)前后二者：比表面積a相等；空隙率8相等。數(shù)學(xué)模型的建立，對平行管束而言，流體經(jīng)過平行管束的阻力損失可表示為：2:PLe Ui2=z.:de 2hfde4 ；J,、L L:：u2=.1(7)au23(應(yīng)用康彩尼公式： = 代入上式ReRe對顆粒物料恒算：(V ；LA) .二LA(1 - ；) p.VVLA =:1-(1 -;)%-(1 - ；): p一并代入得:dV _即過程推動力 _ dqAdr; -q過程阻力d(8)a(1 -) 2其中:r _Ka2(1-；):p；3恒壓：dq=-K一(9)d 2(q qe

5、)2 P其中：K= 竽 ；qe為虛擬濾液量r ; TOC o 1-5 h z 對(9)式積分： 三二！=1(q+qi)+濁(10)q - q1KK用三對q+qi作圖，直線的斜率為截距為也。 q -qiKK三、實(shí)驗(yàn)裝置及流程圖S 91懸浮浦槽；2壓力調(diào)節(jié)相；3夏；4拄盡閥；5一過濾閥；6水龍頭；T進(jìn)水閥】壓力表.9一壓力閥； 10板框過濾器；11一放氣閥；12一空氣壓縮閥，13一壓縮機(jī)；14一標(biāo)尺，15一潘液槽；i自一電子秤士 17四、實(shí)驗(yàn)步驟.將已配好1.03%波美度的輕質(zhì)碳酸鈣懸浮液倒入懸浮液槽,安裝好板框過濾器, 三塊濾布分別跨上三塊濾板，共計(jì) 6個過濾截面，對準(zhǔn)拉齊，然后擰緊搖手板。.在

6、清液槽中倒入一定量的清水，使清液槽中有讀數(shù)，記下高度 h?；騡。，以便確定 測量基準(zhǔn)。關(guān)閉放盡閥17、過濾閥5、進(jìn)水閥7,全開壓力調(diào)節(jié)閥2,啟動泵3,物料循 環(huán)攪拌均勻。.物料打循環(huán)約3分鐘后，打開過濾閥5、壓力表閥9,關(guān)小壓力調(diào)節(jié)閥2,可以調(diào) 節(jié)壓力為0.020.06Mpa任意刻度，同時打開過濾器放氣閥 11,進(jìn)行排氣23次。另 一人兩手各執(zhí)一只秒表，當(dāng)有第一滴濾液滴出時（或重量傳感器顯示儀讀數(shù)開始上升 時），迅速啟動一個秒表，待操作壓力顯示恒定時，再雙手同時掘下二只秒表，這時一 個秒表走，另一個秒表停，并記下撼秒表時對應(yīng)的濾液高度（或重量），這時所得的數(shù)據(jù)為恒壓開始操作的時間 和hi （或

7、G）,經(jīng)處理后可得qio.在恒壓的條件下，每上升2cm,交替啟動、停止，二只秒表記時和濾液計(jì)量，至 濾液每上升1cm時，時間超過近4060秒時，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，關(guān)閉壓力表閥9、過濾閥5,全開閥2,打開空氣壓縮閥12,使過 濾器濾餅壓干，然后擰松搖手板，拆卸過濾器，濾餅回收。.用重量傳感器測濾液量時，實(shí)驗(yàn)方法和步驟同上。.如果是計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理，完成上述 1、2步驟后，第3步驟進(jìn)行到重 量傳感器顯示儀讀數(shù)開始上升時按下鼠標(biāo)“開始”即可。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)算結(jié)果一次性原始數(shù)據(jù)過濾器直徑： mm ,精液槽直徑： mm懸浮液波美度： ,操作壓力： 。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄No間隔時間Sec

8、液層圖度mmNo間隔時間Sec精液重量kg0011223344556677889910103.高度法數(shù)據(jù)處理結(jié)果No濾液量q x 102 ni/m2時間S ec(一 r 1)/(q-q1)X10-3Sec/m_，一，一2q+q1義 10 m/m2014.重量法數(shù)據(jù)處理結(jié)果No濾液量q x 102 m/m2時間S ec(一 r 1)/(q-q1) X10-3 Sec/m_，一，一2q+q1義 10 m/m2012六、數(shù)據(jù)處理要求.作出以過濾速率與時間的關(guān)系圖和以累計(jì)濾液量與時間的關(guān)系圖；.以三二五對qqi作圖。求出過濾常數(shù)K和qe,并寫出完整的過濾方程式； q -qi.選擇一組數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例計(jì)算。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析.分析過濾速率、濾餅厚度、濾液量等隨時間的變化規(guī)律？.過濾常數(shù)K和qe值除了用作圖法確定外，還可采用什么方法確定？.操作壓力對過濾過程的影響？本實(shí)驗(yàn)過程的操作壓力應(yīng)控制在什么范圍？ 八、思考題.在恒壓過濾中，初始階段為什么不采取恒壓操作？.為什么過濾