Жидкостные центробежные сепараторы, трубчатые центрифуги. Область применения сепараторов и трубчатых центрифуг.

Для осветления суспензий с тонкодисперсной и мало концентрированной твердой фазой или разделения устойчивых эмульсий на составляющие жидкости применяют сепараторы и трубчатые центрифуги с высокими факторами разделения, при проектировании которых принимают повышенную частоту вращения ротора или его диаметр. Как было показано выше, кольцевые напряжения в гладких участках цилиндрической стенки вращающегося ротора, содержащего разделяемую среду, выражаются зависимостью: σ_t= , т.е.зависят от давления вращающейся жидкости (пропорционально ) и от центробежных сил собственной массы цилиндрической стенки ротора (пропорционально . Фактор разделения зависит лишь от Следовательно, для достижения высоких факторов разделения предпочтительно увеличивать угловую скорость при уменьшении диаметра ротора; поэтому сепараторы с фактором разделения 5000- -8000 имеют диаметр ротора не более 700 мм, а у трубчатых центрифуг с Fr'= 12 000 ... 15 000 диаметр ротора не превышает 80—150 мм.

Приведенные сведения указывают на значительные центробежные нагрузки, возникающие при высоких числах оборотов в роторах жидкостных сепараторов и при еще более высоких числах оборотов в трубчатых сверхцентрифугах. Это обстоятельство делает сепараторы и трубчатые ценрифуги особо опасными машинами, как впрочем и другие типы рассмотренных ранее центрифуг. Особая опасность возникает при саморазвинчивании ответственных резьбовых соединений,таких, как накидные гайки, крепящие ступицы роторов к главным валам, затяжные резьбовые кольца крышек к корпусам роторов сепараторов и другие аналогичные ответственные элементы деталей и сборочных единиц роторов. Тяжелой аварией считается срыв вращающегося ротора или его элементов с опор или мест крепления. В таких случаях за счет огромной кинетической энергии происходит разрушение несущих конструкций цеха и технологического оборудования разлетающимися элементами ротора. Возможны даже человеческие жертвы. Одной из важных мер безопасности, предотвращающих саморазвинчивание вышеперечисленных ответственных соединений, является применение самозатягивающихся резьбовых соединений. В частности, в сепараторах вращение роторов осуществляется по часовой стрелке (если смотреть на ротор сверху), а соединительная резьба затяжного кольца и основания ротора сепаратора должна быть левой.

Поскольку рассматриваемые в данном разделе высокоинтенсивные центробежные разделители – сепараторы и трубчатые сверхцентрифуги, используют общий способ разделения жидких неоднородных систем - разделение под действием центробежных сил, необходимо установить наиболее важные отличия между этими группами машин.

В частности сепараторам свойственен комплекс характерных для этой группы машин особенностей, наиболее важные из которых: вращение роторов сепараторов с рабочей частотой вращения существенно выше критической; характерная для большинства конструкций тонкослойность потока и связанная с этими ламинарность потока обрабатываемой жидкости; максимальное использование внутреннего рабочего объёма ротора для размещения развитой поверхности осаждения частиц; возможность для ряда конструкций сепараторов работать длительное время непрерывно в режиме саморазгрузки; проведение процесса разделения в сравнительно коротких барабанах (по сравнению с трубчатыми центрифугами). Таким образом, центробежный сепаратор можно в общем случае определить как скоростную осадительную центрифугу, предназначенную для осветления тонкодисперсных низкоконцентрированных суспензий (с частицами от 0,1 мкм) и разделения стойких эмульсий. В большинстве конструкций таких сепараторов используется эффект тонкослойного центрифугирования – значительное снижение пути осаждения частиц дисперсной фазы.

Для уменьшения уноса твердой фазы с фугатом в сепараторах и трубчатых центрифугах используют три разновидности процесса осветления: при малой толщине слоя жидкости и малом пути ее движения применяют сепараторы с коническими тарелками; при средней толщине слоя жидкости и умеренном пути ее движения используют однокамерные сепараторы и сепараторы с цилиндрическими вставками; при большой толщине слоя жидкости и значительном пути движения жидкости используют трубчатые центрифуги. Все три процесса осветления суспензий имеют существенные различия в аппаратурном исполнении. Следует отметить, что сепараторы с коническими тарелками и трубчатые центрифуги успешно применяют так же и для разделения эмульсий.