Методика проведения эксперимента и обработка результатов

Экспериментальное изучение разделения суспен­зии рекомендуется проводить в следующем порядке.

Залить суспензию в емкость 2 (см. рис. 9.1) и вклю­чить мешалку 3.

Погрузить элемент вакуум-фильтра в емкость с суспензией, как это показано на рис. 9.1, закрыть краны 5, 6, 11 и включить вакуум-насос.

Медленно открывая кран 8, установить заданное преподавателем значение вакуума, контролируя его величину по вакуумметру 6.

Открыв кран 5, одновременно включить секундо­мер. По мере накопления в мерной емкости (см. рис. 9.1) объемов фильтрата V₁, V₂, V₃, ...V_i, не оста­навливая секундомера, замерить соответствующее им время фильтрования τ₁, τ₂, τ₃,…τ_i. Окончание филь­трования определяется замедленным выходом филь­трата. По окончании фильтрования закрыть кран 5 и выключить секундомер, записав время продолжи­тельности процесса фильтрования и объем фильтрата, собранного в мерной емкости. Полученные замеры времени и объемы фильтрата занести в отчетную таб­лицу, при этом значения объемов записываются в графу предварительных замеров.

Таблица 9.1

№ п.п.	Время замера τ, с	Объём фильтрата	Удельный объём фильтрата q,м
предвари- тельные замеры V,м3	оконча- тельные замеры V,м3

Извлечь из емкости элемент вакуум-фильтра, по­вернуть его поверхностью фильтрования вверх и под­нять над мерной емкостью так, как это показано пунк­тиром на рис. 9.1, после чего открыть кран 5. С этого момента начинается второй этап процесса фильтро­вания—продувки и сушка слоя осадка. Когда по­верхность осадка потеряет влажный блеск и переста­нет изменять свой вид, закончить продувку и сушку осадка, для чего следует выключить вакуум-насос.

Во время продувки и сушки осадка из элемента вакуум-фильтра и трубки, соединяющей его с мерной емкостью, в мерную емкость сольется накопившийся там фильтрат. Необходимо замерить объем этого фильтрата и прибавить по всем объемам, записанным в отчетной таблице в графе предварительных заме­ров, записав полученные суммы в графу окончатель­ных замеров.

Замерить температуру суспензии, диаметр филь­трующей поверхности и толщину слоя осадка. Тол­щину слоя осадка замеряют торцом металлической линейки, деления которой начинаются от края.

На основании данных об окончательных замерах объемов фильтрата рассчитать значения удельных объемов фильтрата как

(9.20)

Рис. 9.3. График определения констант фильтрования

где V_i— объемы фильтрата, полученные за вре­мя τ_l;

-площадь поверхности фильтрования;

D — диаметр фильтрующей .поверхности элемента вакуум-фильтра.

Вычислить значения отношений τ₁/g₁ и занести их в отчетную таблицу.

На основании полученных данных в системе коор­динат τ/g÷g нанести точки, через которые провести прямую так, чтобы они равномерно располагались по обе стороны прямой (рис. 9.3).

Построенная прямая описывается уравнением (9.15). По графику определить для прямой величину отрезка А и тангенс угла наклона α. Значение тан­генса угла наклона следует определить через отно­шение размерных отрезков как

(9.21)

где (τ/g)_a и g_a, (τ/g)_b и g_b — координаты двух точек «а» и «в», произвольно выбранных на прямой, как это показано на рис. 9.3. Найденное значение тангенса угла наклона прямой является размерной величиной, так как определяется через отношение величин с раз­ной размерностью.

Зная величину tgα и отрезка А, вычислить значе­ния констант фильтрования К и С по формулам (9.16) и (9.17).

На основании формулы (9.6) определить величи­ну х как

(9.22)

где h — толщина полученного слоя осадка;

g — удельный объем фильтрата, полученный за время опыта.

По формулам (9.18) и (9.19) определить величину удельного сопротивления осадка г и фильтровальной перегородки R_фп.

Рассчитать продолжительность процесса фильтро­вания для той же производительности фильтра по удельному объему фильтрата и определить произво­дительность фильтра по удельному объему фильтра­та за то же время опыта, но для другого перепада давления, заданного преподавателем.

Содержание отчета

Протокол отчета должен содержать указание це­ли работы, схему экспериментальной установки, от­четную таблицу, график для определения констант фильтрования, все необходимые расчеты и выводы по работе. График следует выполнить на миллиметровой бумаге. В выводах по работе следует оценить степень влияния изменения давления на работу фильтра.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение процесса фильтрования?

2. Как осуществляется процесс фильтрования и что является движущей силой этого процесса?

3. Как создается разность давления в фильтрах?

4. Какие материалы используются в качестве филь­тровальных перегородок?

5. Какие существуют разновидности процесса фильтрования?

6. Как классифицируются осадки по степениих сжимаемости?

7. Что понимают под скоростью фильтрования и удельным объемом фильтрата?

8. Какие параметры влияют на скорость фильтро­вания, и как она зависит от этих параметров? Какова размерность этих параметров?

9. Каков физический смысл удельного сопротивле­ния осадка?

10. Какие факторы и как влияют на величину удельного сопротивления осадка?

11. Как записывается уравнение для расчета фильтрования суспензий при постоянном перепаде давления с образованием несжимаемого осадка, и ка­кие расчеты можно выполнять с помощью этого урав­нения?

12. Как можно получить это уравнение?

13. Как записываются выражения для констант фильтрования?

14. Как записывается уравнение для фильтрова­ния суспензий с образованием слоя несжимаемого осадка при постоянной скорости процесса, и какие рас­чёты можно выполнить с помощью этого уравнения?

15. Какова методика определения, констант филь­трования, удельного сопротивления осадка и сопро­тивления фильтровальной перегородки?

16. Каковы соотношения между константами фильтрования для двух процессов фильтрования, от­личающихся, при прочих равных условиях, только ве­личиной разности перепадов давления?

17. Изобразить схему устройства эксперименталь­ной установки и пояснить принцип ее работы. Как устроен элемент вакуум-фильтра?

18. Изложить порядок проведения опыта по раз­делению суспензии.