恒压过滤常数测定及搅拌性能测定.docx
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恒压过滤常数测定及搅拌性能测定
恒压过滤常数测定及搅拌性能测定
实验装置
说明书
天津大学化工学院
化工基础实验中心
2003年2月
一.实验设备的特点
二.设备的主要技术数据
三.设备的流程及操作时应注意的事项
四.实验方法及步骤
五.附录
1.实验数据的计算方法
2.计算举例
一.实验设备的特点
1.实验装置属于综合实验,设备简单、紧凑易操作。
2.可测定过滤常数:
K,qe,θe以及搅拌功率、雷诺准数。
3.实验数据稳定,重现性好。
二.设备的主要技术数据
1.真空泵:
型号:
XZ-1旋片式真空泵
极限压力:
6.7pa(5×10-2t);抽速:
1升/秒;
转速:
1400转/分;功率:
180w;
2.搅拌器:
型号:
KDZ-1;功率:
160w转速:
3200转/分;
3.不锈钢过滤器:
规格:
内径74mm
4.搅拌釜直径350mm。
5.扭矩传感器:
量程0-2.0kg,精度0.1级,输出0-5V,供电电源12VDC-
三.设备的流程及操作时应注意的事项
1.流程图:
如图一所示,滤浆槽内配有一定浓度的碳酸钙悬浮液,用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。
启动真空泵,使系统内形成真空达指定值。
滤液在计量瓶内计量,过滤器结构图如图二所示。
搅拌实验:
用电机调速器改变电机速度,用测速器测量转速同时记录其转速的扭矩。
2.操作时应注意的事项
(1)检查一下真空泵内真空泵油是否在视镜液面以上。
(2)过滤漏斗如图二安装,在滤浆中潜没一定深度,让过滤介质平行于液面,以防止空气被抽入造成滤饼厚度不均匀。
(3)用放空阀7调节。
控制系统内的真空度恒定,以保证恒压状态下操作。
(4)电动搅拌器为无级调速使用方法:
A.系统接上电源,打开调速器开关,将调速钮从"小"至"大"位启动,不允许高速挡启动,转速状态下出现异常时或实验完毕后将调速钮恢复最小位。
B.为安全,实验设备应接地线。
C.启动搅拌前,用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌。
四.实验方法及操作步骤
1.系统接上电源,启动电动搅拌器,待槽内浆液搅拌均匀,将过滤漏斗按流程图所示安装好,固定于浆液槽内。
2.打开放空阀7关闭旋塞4及放液阀10。
3.启动真空泵,用放空阀7及时调节系统内的真空度,使真空表的读数稍大于指定值,然后打开旋塞4进行抽滤。
此后时间内应注意观察真空表的读数应恒定于指定值。
当计量瓶滤液达到100ml刻度时按表计时,做为恒压过滤时间的零点。
记录滤液每增加100ml所用的时间。
当计量瓶读数为800ml时停止计时,并立即关闭旋塞4。
4.把放空阀7全开,关闭真空泵,打开旋塞4,利用系统内的大气压和液位高度差把吸附在过滤介质上的滤饼压回槽内,放出计量瓶内的滤液并倒回槽内,以保证滤浆浓度恒定。
卸下过滤漏斗洗净待用。
5.改变真空度重复上述实验。
6.各学校可根据不同的实验要求,自行选择不同的真空度测定过滤常数:
K,qe,θe及S,k。
7.搅拌实验改变电机的转速,用测速器测量转速同时记录其转速的扭矩。
五.附录
1.实验数据的计算方法
根据恒压过滤方程:
(q+qe)2=K(θ+θe)
(1)
式中:
q─单位过滤面积获得的滤液体积m3/m2;
qe─单位过滤面积的虚拟滤液体积m3/m2;
θ─实际过滤时间S;
θe─虚拟过滤时间S;
K─过滤常数m2/S。
将
(1)式微分得:
(2)
此为直线方程,于普通坐标系上标绘
对q的关系,所得直线斜率为:
,截距为
,从而求出,K,qe。
θe由下式得:
q2e=Kθe(3)
当各数据点的时间间隔不大时,
可以用增量之比来代替。
即:
与
作图
在实验中,当计量瓶中的滤液达到100ml刻度时开始按表计时,做为恒压过滤时间的零点。
但是,在此之前吸滤早以开始,即计时之前系统内已有滤液存在,这部分滤液量可视为常量以q'表示,这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质,在整理数据时应考虑进去,则方程应改写为:
(4)
2.计算举例(以第一套为例)
过滤漏斗的过滤面积:
A=0.0742×(π/4)=0.004271m2
滤浆浓度:
8%
管内存液量:
V1=0.0742×(π/4)×0.01+0.0172×(π/4)×0.55
=0.000166m3=166ml
当计量瓶中的滤液达到100ml刻度时开始按表计时V2=100ml
所以V'=266ml
过滤常数:
K,qe,θe的计算举例
从
~
关系图上0.03MPa直线得
斜率:
=21131
K=9.46×10-5m3/m2
截距:
=2921
(m3/m2)
qe=0.107(m3/m2)
(秒)
按以上方法依次计算
~
关系图上2,3直线的过滤常数,见表一
以△P─K的关系在双对数坐标纸上做图压缩性指数s及物性常数k的计算。
K=2×10-7△P0.6048
从△P─K关系图上得直线斜率为0.6048
1-s=0.6048s=0.395
k=(2×10-7)/2=1.0×10-7
表一:
过滤实验原始及整理数据表(第一套)
斜率
截距
压差(Pa)
K
qe
e
21131
3557
24507
0.0000946
1.07E-01
1.22E+02
14923
1174
44507
0.0001340
1.78E-02
2.36E+00
11743
1069
64507
0.0001703
3.02E-02
5.34E+00
k=1.0×10-7s=0.395
过滤实验原始及整理数据表(第二套)
斜率
截距
压差(Pa)
K
qe
e
26887
2368
24507
0.0000744
2.72E-02
9.94E+00
15394
1321
44507
0.0001299
2.49E-02
4.79E+00
11786
965
64507
0.0001697
2.10E-02
2.60E+00
k=5.0×10-9s=0.149
(4).表一、过滤常数表(第一套)
曲线序号
1
2
3
4
过滤压差
ΔP(Pa)
80000
60000
40000
20000
过滤常数
K(m3/m2)
0.0000710
0.0000630
0.0000469
0.0000308
qe(m3/m2)
1.02×10-2
4.24×10-2
5.07×10-2
7.96×10-2
θe(S)
1.45
2.86×101
5.48×101
2.06×102
S=0.383、k=3.5×10-8
(第二套)
曲线序号
1
2
3
4
过滤压差
ΔP(Pa)
80000
60000
40000
20000
过滤常数
K(m3/m2)
0.0000618
0.0000521
0.0000395
0.0000302
qe(m3/m2)
2.42×10-2
3.91×10-2
4.88×10-2
7.95×10-2
θe(S)
9.49
2.94×101
6.03×101
2.09×102
S=0.492、k=1.0×10-8
过滤实验原始及整理数据表(第一套)
V
(ml)
q
(m3/m3)
Q
(m3/m3)
0.03MPa
0.05MPa
0.07Mpa
时间(s)
Δθ(s)
Δθ/Δq
时间(s)
Δτ(s)
Δθ/Δq
时间(s)
Δτ(s)
Δθ/Δq
0
0
0.013
0.00
15.00
577.5
0.00
8.63
332.255
0.00
5.68
218.68
100
0.02597
0.039
15.00
15.91
612.535
8.63
9.93
382.305
5.68
6.76
260.26
200
0.05195
0.065
30.91
17.91
689.535
18.56
10.51
404.635
12.44
6.87
264.495
300
0.07792
0.091
48.82
20.01
770.385
29.07
11.22
431.97
19.31
7.78
299.53
400
0.1039
0.117
68.83
21.38
823.13
40.29
12.01
462.385
27.09
8.12
312.62
500
0.12987
0.143
90.21
22.79
877.415
52.30
13.16
506.66
35.21
9.15
352.275
600
0.15584
0.169
113.00
24.70
950.95
65.46
13.30
512.05
44.36
9.08
349.58
700
0.18182
0.091
137.70
78.76
53.44
800
900
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