Р а б о t a №7 определение константы фильтрации

Цель работы - определение константы фильтрации для слоя осадка на фильтре.


Последовательность проведения работы.


На рис.7.2. представлена схема лабораторной установки:

Рис. 7.2. Схема лабораторной установки.


Лабораторная установка по фильтрации состоит из следующих частей:
I- Воронка; -2 - Ложное днище; 3 - Фильтрующая перегородка; 4 - Слой осадка; 5 -градировочный сборник фильтрата, связанный с вакуум-насосом; 6 - Промежуточный сосуд; 7 - Ртутный манометр, измеряющий достаточное давление; 8 - Кран для постепенного включения вакуум-насоса; 9 - Вакуум-насос;


Работа по определению по фильтрации проводится в следующей последовательности.

1. 
   Подготавливается суспензия заданной концентрации.
   
2. 
   В присутствии лаборанта проверяется состояние прибора.
   
3. 
   Начинается фильтрация, для чего суспензия заливается в нутч-фильтр (воронка Бюхнера) и в присутствия лаборанта включается вакуум-насос. Устанавливается разряжение в сборнике фильтра по вакуумметру. Разряжение, задается преподавателям, т.е. создается постоянное абсолютное давление ниже атмосферного.
   
4. 
   За постоянный промежуток времени замеряется объем проходящего фильтра,
   
5. 
   Измеряют площадь фильтра.
   
6. 
   Оформляют таблицу наблюдений и расчетов,
   

7. Строят график в координатах .
8. Определяют константу фильтрации К.


Обработка опытных данных.


Производится определение константы фильтрация для слоя осадка на фильтре. Под константой фильтрации понимается: постоянная величина для данного фильтра, учитывающая режим процесса фильтрация и физико-химические свойства осадка и жидкости. Это постоянная величина - константа фильтрации - является составной частью дифференциального уравнения фильтрации, имеющего вид:
(7.25)
где: V- производительность фильтра в м³ фильтрата за время секунд; -продолжительность фильтрации, с; - общая потеря давления (напора) при фильтрации, Н/м²; S - общая площадь фильтра, м²; - вязкость жидкости, Н.с/м²; х₀ - концентрация суспензии в м³ осадка на 1м³ фильтрата; - удельное сопротивление осадка, имеющее размерность 1/м². Принимая S=1м²
(7.26)
Так как фильтрация производится при Р= const, значение
(7.27)

и уравнение упрощается до вида

или (7.28)
После интегрирования этого уравнения получим
(7.29)
или
(7.30)

где К- константа фильтрации.

Из последней зависимости производим определение скорости процесса фильтрации в данный момент, т.е. находим истинную скорость. Для кого дифференцируем уравнение (7.29)
(7.31)
Получается зависимость для определения константы фильтрации вида


(7.32)
Для расчетов удобно эту зависимость представить в виде
(7.33)
где q=V/s м³/м² - т,е, удельная производительность фильтра; ∆τ /∆ q - величина, обратная скорости фильтрации.
Полученное уравнение (7.33) представляется на графике в координатах ∆τ /∆ q - q в виде прямой линии, тангенс угла наклона которой tgα=2/К определяет величину константы фильтрации.
Отчетная таблица 7.1.

Общий объем фильтрата, V, см^3	Отрезок времени между замерами τ, сек	Увеличение объема фильтрата, ∆V, см^3	Увеличение объема фильтрата в пересчете на единицу площади фильтрата , см/см^2=см		Отношение ∆τ /∆ q с/см		Площадь фильтрата F, см^2	Удельный объем фильтрата от начала замеров q=Vобщ/F , см
Приводим к размерностям в системе СИ
м^3	с	м^3		М		с/м	м^2	м^3

Построение графика

Из таблицы выбираем значения

Значения и q нанесем на график. Тогда полученная прямая будет характеризовать процесс фильтрации данной суспензии.
Тангенс угла наклона этой прямой позволит найти tgα=2/К; т.е. найдем константу фильтрации. Чтобы найти постоянную, характеризующую сопротивление фильтрующей перегородки, необходимо измерить отрезок на оси ординат, отсекаемый линией фильтрации. Величина этого отрезка равна отношению В=2с/К, из которого находят постоянную «с» для фильтрующей перегородки.