化工原理实验报告要点

环境科学与工程学院

化工原理课程

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验

报

告

报告主题恒压过滤参数的测定

专业班级环境工程（2）班

学号20110301221

姓名杨迅

时间2013年12月9日

恒压过滤常数的测定

一、前言

过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固体、液体得到分离的单元操作。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，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速度不变。

影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还与滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等有关。

二、实验材料与设备

取适量的碳酸钙，在配料槽中配制成浓度在2-4%左右的轻质碳酸钙悬浮液，用搅拌棍进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。

本实验装置由空压机、配料槽、搅拌釜、板框过滤机等组成，其流程示意如图

三、试验方法和过程

1.配制含CaCO33%～5%（wt%）的水悬浮液，用泵抽入原料釜，关闭进料阀门，开釜底阀，用泵使料液循环，同时开搅拌，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。

2.关泵。开空压机，将压缩空气通入搅拌釜。

3.正确装好滤板、滤框及滤布。装好滤布（滤布使用前应先用水湿透，滤布孔要对准，表面服贴平展无皱纹，否则会漏），排好板框，然后压紧板框。

4.调节搅拌釜的压力到需要的值。主要依靠控制面板对釜压力进行设定，由压力传感器对空压机进行自动调节。

5.最大压力不要超过0.3MPa。

6.实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次ΔW

取200～300g左右，记录相应的过滤时间Δτ。

7.待滤渣装满框时即可停止过滤（以滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准）。

8.实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布，滤板应用刷子刷洗。实验结果与分析讨论

四、过滤实验数据处理方法介绍

1.方法一`

恒压过滤速率方程式为:

将式(2) 两边对q 求导数得:

为了便于实验测定, dτ/dq、dτ/dV可分别用微商Δτ/Δq、Δτ/ΔV代替,从而Δτ/Δq与q或Δτ/ΔV与V 之间具有线性关系,前者的斜率为2/ K、截距为2 qe/ K ,后者的斜率为2/ KA2 、截距为2Ve/ KA2 ,从而可用图解法或一元线性回归法求取过滤常数。

2.方法二

将恒压速率方程式(1) 、(2) 改写成式(5) 、(6)

可见,τ/ V 与V 或τ/ q 与q 之间具有线性关系,直线的斜率、截距分别为1/ K、2 qe/ K 或1/ KA2 、2Ve/ KA2 ,从而可用图解法或一元线性回归法求取过滤常数。

五、实验结果与分析讨论

1.实验数据记录与处理

过滤面积口径7 ㎝, 过滤面积A= 0.00385 ㎡。

实验序号ⅠⅡⅢ过滤压强差Δp×10-5 Pa 0.02mpa 0.04mpa 0.06mpa

∆/s 单位面积滤液量q×102m3/m2

过滤时间θ

20 0 0 0

20 30 50 60

20 60 90 110

20 85 110 160

20 110 165 210

20 120 200 250

20 140 235 290

实验数据：

q×102 m3/m2Δq×102 m3/m2q’×102

m3/m2

θ∆s

q

∆

∆θ

×10-2 s/m

实验Ⅰ

000 0 ——7.792 7.792 3.896 20 2.567 15.584 7.792 3.896 20 2.567 22.078 6.494 3.274 20 3.080 28.571 6.493 3.274 20 3.080 31.168 2.597 1.299 20 7.701 36.363 5.195 2.598 20 3.850

实验Ⅱ

0 0 0 0 ——12.978 12.978 6.489 20 1.541 23.377 10.399 5.1995 20 1.923 33.766 10.398 5.199 20 1.923 42.857 9.091 4.546 20 2.200 51.948 9.091 4.546 20 2.200 61.039 9.091 4.546 20 2.200

实验Ⅲ

0 0 0 20 ——15.584 15.584 7.792 20 1.283 28.571 12.987 6.494 20 1.540 41.588 13.017 6.509 20 1.536 54.545 12.957 6.479 20 1.544 64.935 10.390 5.195 20 1.925 75.235 10.300 5.15 20 1.942

注：q’为Δq的中点。

由以上数据分别作图：

实验Ⅰ

实验二： y = 0.0133x + 1.4983

00.511.522.50

10

20

30

40

50

60

70

系列1

线性 (系列1)

实验三：

y = 0.0105x + 1.1387

00.511.522.50

10

20

30

40

50

60

70

80

系列1

线性 (系列1)