过滤实验(江苏大学)_2.docx

江苏大学实验报告系别食品质量与安全班级1002姓名林成学号3100906034完成报告所需时间75in作实验日期20案年10月23日交报告日期2012年11月05日教师评定实验：过滤实验一、实验目的1 .熟悉板框压滤机的结构。2 .学会板框压滤机的操作方法。3 .测定一定物料恒压过滤过程中的过滤常数K和qe,确定恒压过滤方程。二、实验原理过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质,将固体物从液体或气体中分离出来的过程。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动。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。因此在势能差A(p+Pgz)不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降,即过滤速度不断降低。过滤速度u的定义是单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即：u=dV(Ad),式中A代表过滤面积m2,T代表过滤时间s,V代表滤液量一。影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液(含有固体粒子的流体)性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固定床的表现速度u。同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺范围。因此，可利用流体通过固体床压降的简化数学模型，寻求滤液量q与时间T的美系。在低雷诺数下，可用康采尼(Kozeny)的计算式,即：-×x×2K1I1姆一与d（1一£）-Q对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速度的计算式为：dq_7_Kdrv(q+qD2(夕+和)式中：9目内为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量能为滤饼的比阻1/m2;v为单位体积滤液所得到的滤饼的体积f7为滤液的粘度PaSK为过滤常数而小。在恒压差过滤时，上述微分方程积分后可得：q2+2qq0=KT。由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间或者在过滤时间、过滤条件一定是为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。在利用上述方程计算时，需要知道K、.等常数，而K、q,常数只有通过实验才能测定。12在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式：一二三4+三%qKK因此，实验时只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量以qq作图得直线。读取直线斜率1/K和截距2qK值，进而计算K和%的值。若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液q,则在J和2及q至Qz范围内将上rr112述微积分方程积分整理后得：二二-二Tg一%)+刀(+90上述表明q-卬和(-1)/(q-q1)为线性关系，从而能方便地求出过滤常数K和.。三、实验装置和流程1、装置实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、过滤机量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙(CaCO。或碳酸镁(MgC01的悬浮液在配料桶内配制成一定浓度后，为阻止沉淀，料液有供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过过滤机过滤后，滤液流入计量简。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。2、实验流程本实验的流程如下图所示。图中给出了两套装置的流程。四、实验操作步骤及要点1、实验可选用Cae。3粉末配制成滤浆，其量约占料桶的2/3左右，配制浓度在8.O1T左右（约10%,wt）2、料桶内滤浆可用氏缩空气和循环泵进行搅拌，桶内表压强控制在00.1MPa,不能超过料桶承受的田强0.14MPao3、滤布在装上之前要先用水浸湿。4、实验操作前，应先让供料泵通过循环管路，循环操作一段时间，过滤时也要保证料液循环。结束后，应关闭料桶上的出料阀，打开旁路上清水管路清洗供料泵，以防止CaCO3在泵体内沉积。5、实验初始阶段不是恒压操作。因此可采用二只秒表交替计时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间TI和相应的滤液量q1<,过滤压强不要超过0.08MPaO6、当滤液量很少时，滤渣已充满滤框后，过滤阶段可结束。五、实验数据记录圆板过滤器直径：内径15Omm料液温度：25过滤物系:轻质碳酸钙过滤操作压强：0.5MPa序号时间间隔(s)间隔中的滤液量(m1)1(恒压前)20.545021565031555041539051538061531071530081527091524010152301115210121519013101291415164151515116151481715144六、实验数据处理序号时间间隔AT(S)间隔滤液量AV(m3)m3n2累积滤液量V面)累积qm1m2累积时间T(S)(T-T1/(q-q1)(q-q)n3/m2120.50.000450.02550.000450.025520.52150.000650.03680.OO110.062335.5407.840.03683150.000550.03110.001650.093450.5441.710.06794150.000390.02210.002040.115565.5500.010.09005150.000380.02150.002420.137080.5538.050.11156150.000310.01760.002730.154695.5581.100.12917150.000300.01700.003030.1715110.5616.230.14608150.000270.01530.00330.1868125.5650.810.16139150.000240.01360.003540.2004140.5686.010.174910150.000230.01320.0037740.2137155.5717.420.188211150.000210.01190.0039840.2256170.5749.770.200112150.000190.01080.0041740.2363185.5782.660.210813150.000180.01010.0043530.2465200.5814.650.221014150.000160.00930.0045170.2557215.5846.940.2302解:AJ=A0.000650.785×0.152=0.0368m3/m2间隔滤液量V=O.65÷1000=0.00065m3累积滤液量V=V1+V2=0.00045÷0.00065=0.001bn3累积q=Aq+Aq2=0.0255+0.0368=0.0623/苏累积时间=20.5+15=35.5sr-r1q，35.5-20.50.0632-0.0255=407.60q-q1=O.0623-0.0255=0.0368zn3m2七、实验结果与分析1.将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出K和qe,并写出恒压过滤方程.由作图可知，直线的斜率和截距分别为2304.4和292.20,KU=2304.4j/W2,K2(%+7)=292.20s/m。得K=4.34x104/s，qe=0.038m3m2K求得恒压过滤方程为：二五=2304.4(q-q1)+292.20q-q整理得q?+0.038qe=1.65×1042、用最小二乘法求斜率和截距并求出K和公，与图解求出的比较。答：设y=+Px则夕=2304.4KX)平均-X平均y平均KX2)平均(X平均)2a=ysp均-为平均=292.20K=4.34×104/?2/s3、本实验如何洗涤滤饼？答：采用横穿洗涤法，洗涤液穿过两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终时滤液流动路径的两倍，而洗涤液流通的面积乂仅为过滤面积的一半。4、本实验如何吹干滤饼？答：随着过滤时间的增加，被截留在滤网上的固体杂质越来越多，使滤饼厚度不断增加，这样使过滤阻力增大，罐内压力升高，当压力升到一定值时需要排渣，停止向灌内输入待滤液并将压缩空气经溢流管吹入罐内，将罐内待滤液东入另一台过滤机或其他容器内，并吹干滤饼。5、在本实验的装置上如何测定滤饼的压缩指数S和物料特性常数k?答：改变实验所用的过滤压差p,可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得IgK=(I-S)Ig(Zp)+1g(2k)在实验压差范围内，若k为常数，则IgK1g(ZkP)的关系在直角坐标上应是一条直线，直线的斜率为(1-s),可得滤饼压缩性指数s,由截矩可得物料特性常数ko