РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Изучение процесса фильтрования суспензий».

СТУДЕНТ Власичева Ю.Н. ГРУППА О-32

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное определение удельного сопротивления слоя осадка и сопротивления фильтровальной перегородки при фильтровании водной суспензии карбоната кальция при различных движущих силах и температурах.

II. СХЕМА УСТАНОВКИ

III. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1.ТАБЛИЦЫ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

Опыт №1

Перепад давления Δp = 200 мм. рт. ст. = 26664 Па
Температура T = 25℃		Вязкость воды μ = 0,891 мПа*с
Диаметр фильтра dф = 35,5 мм		Площадь фильтра A =
Толщина осадка hос = 8 мм		Объем осадка Vос =
Дополнительной объем фильтрата ΔV = 18 см3
№ п/п	Объём жидкости в сборнике Vc, см3	Время фильтрования t, с	Общий объем фильтрата Vф∙106, м3	, с/м3
1	0	23	18	1,278
2	25	65	43	1,512
3	50	120	68	1,765
4	75	185	93	1,989
5	100	265	118	2,246
6	125	355	143	2,483
7	150	455	168	2,708

2. Результаты расчетов и графики Обработка экспериментальных данных:

)

М_ф = 0,0096 ∙ 10^-12 c

N_ф = 1,105 ∙ 10^-6 с/м³

Опыт №2

Перепад давления Δp = 300 мм. рт. ст. = 39997 Па
Температура T = 25℃		Вязкость воды μ = 0,891 мПа*с
Диаметр фильтра dф = 35,5 мм		Площадь фильтра A =
Толщина осадка hос = 7 мм		Объем осадка Vос =
Дополнительной объем фильтрата ΔV = 19 см3
№ п/п	Объём жидкости в сборнике Vc, см3	Время фильтрования t, с	Общий объем фильтрата Vф∙106, м3	, с/м3
1	0	14	19	0,737
2	25	42	44	0,955
3	50	78	69	1,130
4	75	117	94	1,245
5	100	171	119	1,437
6	125	223	144	1,549
7	150	294	169	1,740

Обработка экспериментальных данных:

М_ф = 0,0064 ∙ 10^-12 c

N_ф = 0,651 ∙ 10^-6 c/м³

IV. Выводы

В ходе лабораторной работы был изучен процесс фильтрования суспензий с помощью лабораторной установки фильтрования; экспериментально определены значения удельного сопротивления слоя осадка и сопротивления фильтровальной перегородки при фильтровании водной суспензии карбоната кальция при различных движущих силах. При разности давлений в 200 мм рт ст эти значения составили , при разнице давлений в 300 мм рт ст .

Удельное сопротивление слоя осадка зависит прямо пропорционально от давления и растет с её увеличением. Сопротивление же фильтровальной перегородки, показывающее разности давлений, необходимой для того, чтобы жидкая фаза проходила через фильтровальную перегородку со скоростью 1 м/с, с увеличение давления водной суспензии падает.

Список литературы

1. Лабораторные работы по процессам и аппаратам химической технологии // под. ред. проф. В. М. Лекае. – М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1980. – 47 с

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. – 752 с.

V.Ответы на контрольные вопросы

1. Что является движущей силой процесса фильтрования (в модели Дарси-Рутса)?

Основной движущей силой процесса фильтрования является разность давлений по обеим сторонам фильтра.

2. Что понимают под скоростью процесса фильтрования? Какие факторы и как влияют на скорость фильтрования?

Скоростью фильтрования называют объём фильтрата, получаемый в единицу времени с единицы поверхности фильтра. Она зависит от движущей силы (разности давлений, созданной в системе), гидравлического сопротивления пористого материала и вязкости жидкости, входящей в состав суспензии.

При разделении суспензий фильтрованием скорость фильтрования может быть выражена уравнением Рута-Кармана:

Где V_ф – объем фильтрата, м³; ; A – площадь поверхности фильтрования, м² ; t – время фильтрования, с; р – разность давлений, Па;  – вязкость фильтрата, Па·с; R_oc – сопротивление слоя осадка, м^–1 ; R_{ф. п}. – сопротивление фильтровальной перегородки, м^–1 ; r_oc – удельное сопротивление слоя осадка, м^–2 ; h_oc – высота слоя осадка, м.