化工原理实验过滤实验课件.ppt
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1、化工原理实验福州大学化工原理实验室二六年九月过滤实验第一页,编辑于星期六:十八点 九分。一、实验目的意义一、实验目的意义 六、设备及操作要点六、设备及操作要点二、实验任务二、实验任务七、数据处理注意点七、数据处理注意点三、实验设计思路三、实验设计思路八、实验报告要求八、实验报告要求四、过滤常数测定四、过滤常数测定 九、方案设计要求九、方案设计要求五、影响因素分析五、影响因素分析十、过滤相关图片十、过滤相关图片福州大学化工原理实验室实验三过滤实验实验三过滤实验第二页,编辑于星期六:十八点 九分。过滤实验装置第三页,编辑于星期六:十八点 九分。一、实验的目与意义一、实验的目与意义 目的:目的:熟悉
2、板框过滤机的典型流程;了解板框机熟悉板框过滤机的典型流程;了解板框机内部的结构以及过滤操作步骤。掌握过滤常数的测内部的结构以及过滤操作步骤。掌握过滤常数的测定方法。最重要的是学会如何应用实验所取得的数定方法。最重要的是学会如何应用实验所取得的数据去解决实际问题。据去解决实际问题。意义:意义:培养同学们综合应用知识的能力、分析和培养同学们综合应用知识的能力、分析和解决工程实际问题的能力、科学研究的能力解决工程实际问题的能力、科学研究的能力。第四页,编辑于星期六:十八点 九分。板框压滤机选型板框压滤机选型回转真空过滤机设计回转真空过滤机设计板框过滤机最佳过滤时间和最大生产能力的研究板框过滤机最佳过
3、滤时间和最大生产能力的研究过滤压力对过滤压力对CaCOCaCO3 3悬浮液过滤过程的研究悬浮液过滤过程的研究啤酒过滤最佳操作条件的选择啤酒过滤最佳操作条件的选择二、实验任务二、实验任务第五页,编辑于星期六:十八点 九分。实验任务一实验任务一 板框压滤机选型板框压滤机选型 某一工厂需过滤含某一工厂需过滤含CaCO3 5.05.5%的水悬浮液,过的水悬浮液,过滤温度为滤温度为25,固体,固体CaCO3的密度为的密度为2930kg/m3。工业过滤。工业过滤机在机在0.28MPa的压强差下进行过滤,规定每一操作循环处理的压强差下进行过滤,规定每一操作循环处理滤液滤液12m3,过滤时间为,过滤时间为30
4、min,滤饼不洗涤,过滤至框,滤饼不洗涤,过滤至框内全部充满滤渣时为止,卸饼、清洗、重装等辅助时间内全部充满滤渣时为止,卸饼、清洗、重装等辅助时间为为20min。请你利用实验室的小型板框压滤机进行实验,测定有关请你利用实验室的小型板框压滤机进行实验,测定有关的过滤参数,为工厂提供选型的技术依据,包括选择一种的过滤参数,为工厂提供选型的技术依据,包括选择一种合适型号的压滤机,并确定滤框的数目,求出该过滤机的合适型号的压滤机,并确定滤框的数目,求出该过滤机的生产能力。生产能力。1-31-3组组第六页,编辑于星期六:十八点 九分。某一工厂需过滤含某一工厂需过滤含CaCO3 5.5%的水悬浮液,过滤温
5、度的水悬浮液,过滤温度为为25,固体,固体CaCO3的密度为的密度为2930kg/m3。要求工业回转。要求工业回转真空过滤机的操作真空度为真空过滤机的操作真空度为0.08Mpa,以滤液计的生产,以滤液计的生产能力为能力为0.001m3/s。请你利用实验室的小型板框压滤机进行实验,测定请你利用实验室的小型板框压滤机进行实验,测定有关的过滤参数,确定回转真空过滤机的转速有关的过滤参数,确定回转真空过滤机的转速 n,转,转筒的浸没度,转筒直径筒的浸没度,转筒直径D 和长度和长度L。实验任务二实验任务二 回转真空过滤机设计回转真空过滤机设计4-64-6组组第七页,编辑于星期六:十八点 九分。板框过滤机
6、最佳过滤时间和最大生产能力的研究板框过滤机最佳过滤时间和最大生产能力的研究实验任务三实验任务三(1 1)利利用用实实验验方方法法确确定定板板框框过过滤滤机机最最佳佳过过滤滤时时间间和和最最大大生生产产能能力力研研究究所所必必需需的的参参数数,如如过过滤滤常常数数、压压缩缩性指数、过滤速率曲线等。性指数、过滤速率曲线等。(2 2)结结合合实实验验现现象象和和数数据据图图、表表对对实实验验结结果果进进行行必必要要的分析。的分析。(3 3)利用微分法或积分法处理实验数据,用图解)利用微分法或积分法处理实验数据,用图解法或解析法确定板框过滤机的最佳过滤时间、生产能力法或解析法确定板框过滤机的最佳过滤时
7、间、生产能力和最大生产能力,并对板框过滤最佳过滤时间、生产能和最大生产能力,并对板框过滤最佳过滤时间、生产能力和最大生产能力的影响因素进行探讨。力和最大生产能力的影响因素进行探讨。7-87-8组组第八页,编辑于星期六:十八点 九分。实验任务四实验任务四过滤压力对过滤压力对CaCOCaCO3 3悬浮液过滤过程的影响研究悬浮液过滤过程的影响研究 (1 1)根据研究主题,设计实验方案。)根据研究主题,设计实验方案。(2 2)通通过过实实验验确确定定过过滤滤常常数数、压压缩缩性性指指数数等等过过滤参数。滤参数。(3 3)结结合合实实验验现现象象对对滤滤饼饼空空隙隙率率、含含水水量量等等参参数数进行必要
8、的分析。进行必要的分析。(4 4)利用积分法或微分法处理实验数据,结合图、表)利用积分法或微分法处理实验数据,结合图、表探讨过滤压力对过滤速率、过滤常数、生产能力等方面探讨过滤压力对过滤速率、过滤常数、生产能力等方面的影响。的影响。第九页,编辑于星期六:十八点 九分。实验任务五实验任务五 现有从发酵工序出来的啤酒悬浮液,含有约现有从发酵工序出来的啤酒悬浮液,含有约0.3%0.3%的悬浮物(酵母细胞、冷凝固性蛋白、酒花树的悬浮物(酵母细胞、冷凝固性蛋白、酒花树脂和复合物质等)。请你利用实验室的真空过滤实脂和复合物质等)。请你利用实验室的真空过滤实验装置和实验材料进行实验,寻找出最佳的过滤操验装置
9、和实验材料进行实验,寻找出最佳的过滤操作条件供啤酒厂参考。作条件供啤酒厂参考。1.1.从理论上分析,过滤从理论上分析,过滤0.3%0.3%的啤酒悬浮液,属深层过的啤酒悬浮液,属深层过滤还是滤饼过滤?是否需要使用助滤剂?改变过滤压强滤还是滤饼过滤?是否需要使用助滤剂?改变过滤压强差、使用助滤剂及使用助滤剂的方式对啤酒的浊度和过差、使用助滤剂及使用助滤剂的方式对啤酒的浊度和过滤速率有何影响。滤速率有何影响。啤酒过滤最佳操作条件的选择啤酒过滤最佳操作条件的选择第十页,编辑于星期六:十八点 九分。实验任务五实验任务五(续续)2.2.通过实验,比较使用或不使用助滤剂对过滤效果的影响。通过实验,比较使用或
10、不使用助滤剂对过滤效果的影响。3.3.根据根据2 2的实验结果,用的实验结果,用正交试验设计法正交试验设计法设计出能考察设计出能考察过滤压强差、助滤剂颗粒度、助滤剂掺入量及预涂层厚过滤压强差、助滤剂颗粒度、助滤剂掺入量及预涂层厚度这四个因素对啤酒悬浮液过滤速率影响的实验方案。度这四个因素对啤酒悬浮液过滤速率影响的实验方案。4.4.将实验结果进行极差和方差分析,分别讨论上述四个因将实验结果进行极差和方差分析,分别讨论上述四个因素对浊度、过滤速率的影响是否显著,其变化趋势如何?在素对浊度、过滤速率的影响是否显著,其变化趋势如何?在你所设计的实验方案中,最适宜的操作条件是什么?你所设计的实验方案中,
11、最适宜的操作条件是什么?第十一页,编辑于星期六:十八点 九分。三、过滤设备的选型与设计思路三、过滤设备的选型与设计思路 过滤设备的选型或设计的主要依据有三个方面:过滤设备的选型或设计的主要依据有三个方面:物料的性能。物料的性能。分离任务和要求。分离任务和要求。特殊要求,如腐蚀性、易燃易爆等。特殊要求,如腐蚀性、易燃易爆等。为使过滤机的选型、设计最为恰当,通常是用同一悬为使过滤机的选型、设计最为恰当,通常是用同一悬浮液在小型过滤实验设备中进行实验,以取得必要的过滤浮液在小型过滤实验设备中进行实验,以取得必要的过滤数据作为主要依据,然后从技术和经济两方面进行综合分数据作为主要依据,然后从技术和经济
12、两方面进行综合分析,确定过滤机的品种和型号。析,确定过滤机的品种和型号。第十二页,编辑于星期六:十八点 九分。选型与设计思路框图选型与设计思路框图第十三页,编辑于星期六:十八点 九分。1 1板框压滤机的选型思路板框压滤机的选型思路 无论是工业板框压滤机的选型还是真空转筒过滤机无论是工业板框压滤机的选型还是真空转筒过滤机的设计,牵设到设备的大小,就必须知道过滤面积的设计,牵设到设备的大小,就必须知道过滤面积A。只有知道只有知道A,根据,根据(1)(1)式才能求得框的尺寸式才能求得框的尺寸b和框数和框数n,进,进行选型行选型。那么要求出。那么要求出A,根据,根据(2)(2)式可知,需求式可知,需求
13、q(V为已为已知)。而要求知)。而要求q,根据,根据(3)(3)式可知,必须求出过滤常数式可知,必须求出过滤常数K和和qe(为已知为已知),因此将选型的问题归结为因此将选型的问题归结为求过滤常数求过滤常数K和和qe的问题。的问题。(1 1)()(2 2)()(3 3)第十四页,编辑于星期六:十八点 九分。表1 板框过滤机的型号与规格 第十五页,编辑于星期六:十八点 九分。2 2真空过滤机的设计思路真空过滤机的设计思路 设计长度设计长度L L和直径和直径D D设计时,一般设计时,一般真空转筒过滤机的设计与板框压滤机的选型一样,同真空转筒过滤机的设计与板框压滤机的选型一样,同样必须知道过滤面积样必
14、须知道过滤面积A。那么要求出。那么要求出A,根据下式可知,根据下式可知,需求需求q(Vs为已知)。而要求为已知)。而要求q,就必须求出过滤常数,就必须求出过滤常数K和和qe。因此设计的问题也是归结为因此设计的问题也是归结为求过滤常数求过滤常数K和和qe的问的问题。题。第十六页,编辑于星期六:十八点 九分。四、过滤常数的测定四、过滤常数的测定 1 1、的测定的测定根据恒压过滤方程根据恒压过滤方程、的计算方法有两种:、的计算方法有两种:如何测定如何测定q和和?(1)(2)第十七页,编辑于星期六:十八点 九分。以方法(以方法(1 1)为例)为例序号V 10008.60.0194442.40.0097
15、25008.60.019414.60.0194751.10.02923100023.20.038918.00.0194928.60.04864150041.20.0583(框框 的的 直直 径径 为为0.128m)在直角坐标纸上标绘对的关系,见下页图,在直角坐标纸上标绘对的关系,见下页图,所得直线斜率为所得直线斜率为 ,截距为,从而求出,截距为,从而求出,。(因位置所限,表中单位略,原始数据(因位置所限,表中单位略,原始数据V V的单位为的单位为ml,单位为单位为s。)。)第十八页,编辑于星期六:十八点 九分。不同过滤压差下的关系图不同过滤压差下的关系图第十九页,编辑于星期六:十八点 九分。(
16、框的直径为(框的直径为0.128m)序号V 15008.60.0194443.302100023.20.0389596.403150041.20.0583706.69(表中原始数据(表中原始数据V V的单位为的单位为ml,单位为单位为s。)。)在直角坐标纸上在直角坐标纸上标绘对的关标绘对的关系,所得直线斜率系,所得直线斜率为为 ,截距为,截距为,从而求出,从而求出,。以方法(以方法(2 2)为例)为例上述的、是用某一物料在某一压力下测的,若上述的、是用某一物料在某一压力下测的,若实验时的实验时的压力或物料压力或物料与生产任务不同,所测的、是否可与生产任务不同,所测的、是否可用于生产计算?影响他
17、们的因素有哪些?用于生产计算?影响他们的因素有哪些?第二十页,编辑于星期六:十八点 九分。根据式根据式 可知,影响过滤常数可知,影响过滤常数 的因素有:的因素有:改变则改变则 也改变,要校正则需知道也改变,要校正则需知道 :与滤饼有关,物料一定则:与滤饼有关,物料一定则 一定。一定。:与物料的种类和温度有关,它可根据温度进行:与物料的种类和温度有关,它可根据温度进行校正。校正。:与滤饼性质有关,物料一定则:与滤饼性质有关,物料一定则 一定。一定。五、过滤常数的影响因素分析五、过滤常数的影响因素分析第二十一页,编辑于星期六:十八点 九分。从以上分析可知:只有试验条件与工业生产条件相从以上分析可知
18、:只有试验条件与工业生产条件相同时,才可直接用试验测定的结果,否则需校正。同时,才可直接用试验测定的结果,否则需校正。也会随也会随 而变,变化幅度大不大?能否取不而变,变化幅度大不大?能否取不同同 下的下的 的平均值?的平均值?由于由于 与物料有关,所以实验的物料必须与与物料有关,所以实验的物料必须与工业生产相同,工业生产相同,可根据温度校正,但可根据温度校正,但 必须使必须使用工业生产的物料进行测定和计算。用工业生产的物料进行测定和计算。影响因素分析影响因素分析第二十二页,编辑于星期六:十八点 九分。r r0 0、s s 的测定原理的测定原理 (1 1)根根据据已已知知的的各各下下的的等等参
19、参数数,求求出出(2 2)根据下式用对数坐标或直角坐标画图,求出)根据下式用对数坐标或直角坐标画图,求出(不用实验教材上的方法)(不用实验教材上的方法)第二十三页,编辑于星期六:十八点 九分。问题问题 三个点求三个点求s s等,误差如何?可否多测几点?等,误差如何?可否多测几点?是否会随是否会随 而变,变化幅度度多大?能而变,变化幅度度多大?能否取不同否取不同 下下 的平均值?你是否认为取与工业的平均值?你是否认为取与工业生产条件最靠近的那个压力下的生产条件最靠近的那个压力下的 值更合理?我值更合理?我们实验所求得的们实验所求得的 变化情况如何?你如何取变化情况如何?你如何取 值,值,需说明理
20、由需说明理由。第二十四页,编辑于星期六:十八点 九分。C C 的求取的求取 C C的定义为:如果获得单位体积滤液时,在过滤介质的定义为:如果获得单位体积滤液时,在过滤介质上被截留的滤饼体积为上被截留的滤饼体积为 C C(m m3 3滤渣滤渣/m/m3 3滤液),则得到的滤液),则得到的滤液为滤液为V V 时,截留的滤渣体积为时,截留的滤渣体积为C CV V。上上述述讨讨论论都都是是按按式式(1)(1)进进行行的的,而而有有些些教教材材使使用用的的是是式式(2)(2),若若使使用用式式(2)(2),则则在在校校正正过过滤滤常常数数时时,还还需知道需知道C C。(1 1)(2 2)第二十五页,编辑
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