Báo cáo thí nghiệm quá trình và thiết bị Lọc khung bản

Mục Lục
I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM: ...............................................................................2
II. PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH .........................................................................2
2.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm........................................................................................ 2
2.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm ........................................................................ 2

III. Phƣơng pháp tính toán .....................................................................................3
3.1 Xây dựng đồ thị V=f(t): ......................................................................................... 3
3.2 Giải hệ phương trình .............................................................................................. 3
3.3 Xây dựng đồ thị r = f(V) ........................................................................................ 3

IV. PHÚC TRÌNH ....................................................................................................4
4.1 Kết quả thí nghiệm ................................................................................................ 4
4.2 Giải phương trình .................................................................................................. 6
4.3 Đồ thị ..................................................................................................................... 7
4.3 Bàn luận ................................................................................................................. 9

V. PHỤ LỤC ...........................................................................................................10
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................11

1


BÀI 7: LỌC KHUNG BẢN

I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM:
-

Làm quen với cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy lọc khung bản

-

Tiến hành thí nghiệm lọc

-

Xác định các hệ số lọc theo số liệu thí nghiệm thu được

II. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH
2.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm
-

Máy lọc khung bản:
 Số khung: 3
 Số bản: 3

-

Diện tích bề mặt lọc

-

Máy khuấy chuẩn bị huyền phù

-

Bơm

-

Dụng cụ đo:

 Áp kế đo áp suất lọc
 Đồng hồ đo thời gian lọc
 Ong đong đo lưu lượng nước lọc

2.2 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm
-

Cho vào thùng khuấy 30÷40 lít nước

-

Bật máy khuấy để khuấy điều

-

Bật bơm và mở từ từ van cho huyền phù qua máy lọc

-

Đo áp suất lọc p

-

Đo lượng nước lọc sau mỗi đơn vị thời gian ∆t

2


III. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
3.1 Xây dựng đồ thị V=f(t):

V=f(t)
V=Vl/F, m3/m2

:

F=nf, m2

Với:
n: số tấm vãi lọc (n=6)
f: diện tích một tấm, m2
3.2 Giải hệ phƣơng trình
{
V1,V2: lượng nước lọc/m2 ở thời điểm t1,t2
V0,k: là 2 nghiệm cần xác định
3.3 Xây dựng đồ thị r = f(V)
Mô tả phương trình lọc dạng nghịch đảo
r=dt/dV=V0/k+V/k
r =f(V) là đường thẳng với hện số góc 1/k,tung độ góc V0/k

3


Từ đó ta có phương trình lọc với loại huyền phù đã cho chạy

Khi lọc ở

Với Vo là lượng nước lọc cần thu được để có lớp bã có trở lực bằng trở lực lớp vải
lọc,m3/m2. Khi đó cần thời gian tương ứng t0,phút
K hệ số phụ thuộc tính chất nước và bã lọc,chế độ lọc
Khi tích phân phương trình lọc ta có:

V2 + 2VV0 = 2kt

;

Hệ số góc 1/k

Theo bảng số liệu đo dược

IV. PHÚC TRÌNH
4.1 Kết quả thí nghiệm
Bảng 1: Kết quả thí nghiệm
P, kgf/cm2

0.2 kgf/cm2

Vl , lít

t, s

∆t, s

V=Vl /F
(m3/m2)

∆t/∆V

4

25

25

0.017

1454.1

8

60

35

0.034

2035.7

12

110

50

0.052

2908.1

16

170

60

0.069

3489.8

20

235

65

0.086

3780.6

4


0.4 kgf/cm2

0.6 kgf/cm2

4

24

24

0.017

1395.9

8

56

32

0.034

1861.2

12

96

40

0.052

2326.5

16

138

42

0.069

2442.8

20

188

50

0.086

2908.1

4

22

22

0.017

1279.6

8

50

28

0.034

1628.6

12

87

37

0.052

2152.0

16

127

40

0.069

2326.5

20

169

42

0.086

2442.8

Cách tính F: F=nf , m2
Trong đó:
n: số tấm vải lọc (n=6)
f: diện tích một tấm, m2
Ta có:
Cạnh hình vuông a = 0.2m
Cạnh tam giác vuông cân a’= 0.035m

 f = Shv - 2S = 0.22 – 2*( *0.0352) = 0.038775 m2
∆

 F = nf = 6 * 0.038775 = 0.23265 m2

5


4.2 Giải phƣơng trình
Trƣờng hợp lọc ở áp suất lọc: p = 0.2 kgf/cm2
Chọn V1= 0.017 m3/m2, t1=25s và V2= 0.034 m3/m2, t2=60s
Ta có hệ phương trình sau:
{
Giải hệ phương trình ta được: k=2.89*10-5, Vo=0.034 m3/m2
Tương tự ta có bảng số liệu sau:
Bảng 2: Số liệu tính toán từ giải phương trình
P, kgf/cm2

0.2

V1, m3/m2

t1 , s

V2, m3/m2

t2 , s

V0, m3/m2

k

0.017

25

0.034

60

0.034

2.89*10-5

0.017

25

0.052

110

0.031

2.71*10-5

0.017

25

0.069

170

0.030

2.62*10-5

0.017

25

0.086

235

0.032

2.73*10-5

0.032

2.74*10-5

Giá trị trung bình:

0.4

0.017

24

0.034

56

0.043

3.61*10-5

0.017

24

0.052

96

0.048

4.03*10-5

0.017

24

0.069

138

0.054

4.42*10-5

0.017

24

0.086

188

0.054

4.46*10-5

0.050

4.13*10-5

Giá trị trung bình:

0.6

0.017

22

0.034

50

0.053

4.82*10-5

0.017

22

0.052

87

0.051

4.62*10-5

0.017

22

0.069

127

0.053

4.76*10-5

0.017

22

0.086

169

0.058

5.14*10-5

0.054

4.84*10-5

Giá trị trung bình:

6


4.3 Đồ thị

Đồ thị V= f(t) theo từng áp suất lọc
0.100
0.090
0.080

V , m3/m2

0.070
0.060
0.050

P=0.2kgf/cm2

0.040

P=0.4kgf/cm2

0.030

P=0.6kgf/cm2

0.020
0.010
0.000
0

50

100

150

200

250

t, s

Đồ thị biểu diễn ∆t/∆V theo V với P=0.2kgf/cm2
4500.0
4000.0
y = 35520x + 901.52

3500.0

∆t/∆V

3000.0
2500.0
2000.0
1500.0
1000.0
500.0
0.0
0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

V, m3/m2

7

0.060

0.070

0.080

0.090

0.100


Đồ thị biểu diễn ∆t/∆V theo V với P=0.4kgf/cm2
3500
3000
y = 20974x + 1105.1

∆t/∆V

2500
2000
1500
1000
500
0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

V,

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.09

0.1

m3/m2

Đồ thị biểu diễn ∆t/∆V theo V với P=0.6kgf/cm2
3000
y = 17591x + 1058.6
2500

∆t/∆V

2000
1500
1000
500
0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

V, lít

8

0.06

0.07

0.08


Bảng 3: Kết quả tính tốn từ đồ thị
P, kgf/cm2

Phƣơng trình f(V)
từ đồ thị

f(0)=

k

Vo, m3/m2

0.2 kgf/cm2 y = 35520x + 901.52

35520

901.52

2.8*10-5

0.0254

0.4 kgf/cm2 y = 20974x + 1105.1

20974

1105.1

4.8*10-5

0.0527

0.6 kgf/cm2 y = 17591x + 1058.6

17591

1058.6

5.7*10-5

0.0602

Phƣơng trình f(V) có dạng: f(V) =
4.3 Bàn luận
Khi tăng áp suất:
-

Thời gian để thu được lượng nước cần thiết rút ngắn lại

-

k: hệ số phụ thuộc tính chất nước và bã lọc, chế độ lọc tăng

-

Lượng nước lọc cần thu được để có lớp bã có trở lực bằng trở lực lớp vải lọc
cũng tăng

-

Lưu lượng dòng chảy đi qua tấm lọc tăng làm cho độ bám dính của bã trên lớp vãi
lọc càng nhiều càng về sau thì q trình lọc diễn ra chậm hơn do lớp bã bám
trên khung và vải lọc càng nhiều

Sai số trong q trình lọc :
-

Khăn lọc xếp khơng đúng lỗ trên khung, gây cản trở dòng chảy thay đổi áp
suất khi lọc

-

Vải lọc nằm giữa khung và bản khơng phẳng nên trong q trình ép sát khơng
chặt làm nước rò rỉ trong q trình làm , làm giảm áp suất trong q trình lọc

-

Trong khi lọc độ huyền phù có thể bị thay đổi nên kết quả đo thiếu chính xác .

9


-

Hệ thống lọc trong phòng thí nghiệm chưa thật kín. Do đó trong quá trình thí
nghiệm lọc, việc điều chỉnh đúng, chính xác áp suất làm việc là rất khó. Khi
điều chỉnh các tấm lọc chưa thật sát, áp suất dễ bị thay đổi, làm nước lọc được
bơm vào thiết bị lọc tràn ra ngoài. Dẫn đến thất thoát, kết quả đo không đúng.

-

Quá trình thu thể tích nước lọc và đọc thể tích bằng dụng cụ thủ công, nước bị
thất thoát nhiều do thao tác chưa nhanh

-

Quá trình canh thời gian cũng không thật chính xác do thiết bị đo và đọc thủ
công

Biện pháp khắc phục :
-

Nắm vững các thao tác thí nghiệm,

-

Sắp xếp cẩn thận các khung bản cho đúng khớp và khớp với vải lọc

-

Cố gắng giữ độ huyền phù không đổi trong suốt quá trình

V. PHỤ LỤC

10


VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Giáo trình QT & TB tập 3 - Truyền khối.
[2] Tài liệu thí nghiệm QT & TB.

11