1、浙江科技學院實驗報告課程名稱：化工原理實驗名稱：恒壓過濾常數測定實驗學 院：生物與化學工程學院專業班：化學工程與工藝111姓 名：王建福學 號：5110420006同組人員：楊瞇瞇 張濤實驗時間：2013年11月14日指導教師：諸愛士、實驗課程名稱：化工原理二、實驗項目名稱：恒壓過濾常數測定實驗三、實驗目的和要求:1.熟悉板框壓濾機的構造和操作方法；2.通過實驗,驗證過濾基本原理;學會測定過濾常數K、q、t及壓縮性指數S的方法；4. 了解操作壓力對過濾速率的影響。四、實驗內容和原理實驗內容：測定時間與濾液量的變化關系，繪制相關圖表，求出過濾常數K及壓縮性指數S。實驗原理：過濾是以某種多孔物質作

2、為介質來處理懸浮液的操作。在外力作用下，懸浮液中的液體通過 介質的孔道而固體顆粒被截留下來，從而實現固液分離。過濾操作中，隨著過濾過程的進行，固體顆粒層的 厚度不斷增加，故在恒壓過濾操作中，過濾速率不斷降低。還有濾餅和懸浮液的性質，懸浮液溫度，過濾介質的K：康采尼常數，層流時，K = 5.0山濾液粘度，Pas p：過濾的壓強差，Pa影響過濾速率的主要因素除壓強差、濾餅厚度外 阻力等，在低雷諾數范圍內，過濾速率計算式為：18 3 邱U =K a2(1 -8)2 pLu：過濾速度，m/s：床層空隙率，m3/m3a：顆粒的比表面積，m2/m3L：床層厚度，m(3)恒壓過濾時，令k=1/Rrv，K=2

3、kp1-s，q=V/A，qe=Ve/A，對式積分得: (q+qe)2=K(T+Te)K、q、qe三者總稱為過濾常數，由實驗測定。對(3)式微分得：2(q+qe)dq=KdT -dr 22一=q + 氣dq K K e用T/q代替dT/dq，在恒壓條件下，用秒表和量筒分別測定一系列時間間隔Ti，和對應的濾液體積 *可計算出一系列qi、qi，在直角坐標系中繪制T/qq的函數關系，得一直線，斜率為2/K，截 距為2q /K，可求得K和q，再根據t =q 2/K，可得t。eee ee改變過濾壓差p，可測得不同的K值，由K的定義式兩邊取對數得：lgK=(1-S)lg(p)+lg(2k)(5)在實驗壓差范

4、圍內，若k為常數，則lgKlg(p)的關系在直角坐標上應是一條直線，斜率為(1-S)，可得 濾餅壓縮性指數S，進而確定物料特性常數k。五、主要儀器設備實驗裝置如圖1所示：2S16-閥 72726254 4 27一閥 31 28閥 11-可移動框架2-閥2 3-止回閥 板框進口壓力表12-閥12 13-閥 21-進水口 22-閥 9 23一閥 10璃視鏡戶一壓力表9-壓緊手輪10-板框組11-17-閥6 18-配料槽19-出液口 20-指示尺圖2控制柜面板圖控制柜面板圖如圖2：1-儀表電源開關2-空壓機電源開關6-電子天平通訊串口 7-智能儀表通訊串口 8-壓力顯示儀9-空氣開關 板框壓慮機的結

5、構尺寸：框厚度11mm，過濾總面積0.0471m2。空氣壓縮機規格型號：V0.08/8，最大氣壓0.8MPa。六、操作方法與實驗步驟（一）實驗步驟：配制含CaCO33%5%（wt%）的水懸浮液。開啟空壓機，關閉閥1、閥4、閥5,打開閥3、閥2,將壓縮空氣通入配料槽，使CaCO3懸浮液攪拌 均勻。正確裝好濾板、濾框及濾布。濾布使用前用水浸濕。濾布要繃緊，不能起皺（注意：用螺旋壓緊時， 千萬不要把手指壓傷，先慢慢轉動手輪使板框合上，然后再壓緊）。等配料槽料液攪拌均勻后，關閉閥3,打開閥5及壓力料槽上的排氣閥，使料漿自動由配料桶流入 壓力料槽至其視鏡2/3處，關閉閥2、閥5。打開閥4,通壓縮空氣至壓

6、力料槽，使容器內料漿不斷攪拌。壓力料槽的排氣閥應不斷排氣，但又 不能噴漿。調節壓力料槽的壓力到需要的值。主要依靠調節壓力料槽出口處的壓力定值調節閥來控制出口壓力 恒定，壓力料槽的壓力由壓力表讀出。一般可以用一個閥調節不同的三個壓力來做實驗，具體壓力 根據操作情況現場決定，一般取2040kPa左右。考慮各個壓力值的分布，從低壓過濾開始做實驗較 好。打開閥7、閥10及閥12、閥13,開始加壓過濾。放置好電子天平，按下電子天平上的“on”開關，打開電子天平，將料液桶放置到電子天平上。做 好準備工作，可以開始實驗。手動實驗時每次實驗應在濾液從匯集管剛流出的時候作為開始時刻，每次/取0.10.2kg左右

7、，濾 液量可以由電子天平處讀出。記錄相應的過濾時間At及濾液量。每個壓力下，測量20個以上讀數 即可停止實驗。關閉閥12。每次濾液及濾餅均收集在小桶內，濾餅弄細后重新倒入料漿桶內，實驗結束后要在水桶中沖洗濾框、 濾板及濾布，濾布不要折，應用刷子刷。七、實驗數據記錄與處理實驗原始數據列于表1中,本實驗稱質量，再換算成體積。計算結果列于表2中。表1 實驗數據 p = 40 kPap =kPap3=kPaM (kg)V(mL)V(mL)t(s)M (kg)V(mL)v(mL)t(s)M (kg)V(mL)v(mL)t(s)0.440040031.350.440040033.000.440040034

8、.80.440040036.170.440040041.550.440040044.480.440040046.62計算示例表2 計算結果 p = 40kPa七=kPa=kPaq(mm2)一 /&(mm3)q(mm2)q(mm2)一 (mm3)q(mm2)q(mm2)一 (mm3)q(mm2)0.0084925693691.46250.008492569八、實驗結果與分析繪制不同壓力情況下的關系線，求出K及s。表3不同壓力下的K值p（kPa）過濾常數K（m2/s）壓縮性指數s=Y=37396x+3237.3斜率 2/K=37396,所以 K=2/37396=5.3482*（10八-5）（2/K

9、）*qe=3237.3,所以 qe=3237.*7396=0.086568九、討論、心得思考題當操作壓強增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同樣的過濾液，過濾時間是否縮短一半？為什么過濾開始時，濾液常常有點混濁，過段時間后才變清？答：1、1)當操作壓強增加一倍，K值也增加一倍。因為K=2KAP(1-S),對于不可壓縮濾餅，S=0，而 k與P無關，故當P增加一倍，K值也增加一倍。2)而要得到同樣的過濾液，過濾時間不是縮短一半。由u和?的關系式可知，隨著?增加一倍， 表面上過濾速率也增加一倍，實際上隨著過濾的進行，濾餅層逐漸增厚，過濾阻力逐漸增加， 過濾速率會逐漸減小，因此u 與P不呈嚴格的線性關系。2、在過濾中，主要靠濾餅層。剛開始濾餅層還未形成，大顆粒易通過空隙較大的濾布流入濾 液，造成濾液混濁，隨著濾餅層的增厚，濾液逐漸變清。心得這次實驗我覺得我還是非常的認真的，實驗前很認真的預習了本次的實驗，但看的云里霧里 的。做實驗前，老師給我們詳細的講解了實驗原理、實驗過程及一些注意事項，并且告訴我們 做實驗要知道自己要做什么，做的每個步驟要知道為什么。實驗過程中我們組的3個成員都非常 的認真，我們進行分工，一