1. 6 Центрифугування

(лекція)

Мета: надати загальні відомості та класифікацію процесів центрифугування; ознайомити з розрахунком та вибору центрифуги.

План

1. Визначення центрифугування.

2. Класифікація процесів розділення суспензій в центрифугах.

3. Напруженість поля відцентрових сил та фактор розділення суспензії.

4. Індекс продуктивності центрифуги.

5. Класифікація центрифуг.

6. Порівняння, вибір та обслуговування центрифуг.

7. Розрахунок центрифуг.

Загальні відомості

Найбільш розповсюдженим засобом розділення рідких неоднорідних систем під дією відцентрових сил є центрифугування, яке здійснюється в машинах, які називають центрифугами.

Основна частина центрифуги – барабан з суцільними або дірчастими стінками, що обертається з великою швидкістю на вертикальному або горизонтальному валу. Розрізняють наступні процеси розділення суспензій в центрифугах: 1) відцентрове фільтрування; 2) відцентрове відстоювання; 3) відцентрове освітлення. Відцентрове фільтрування представляє собою процес розділення суспензій в центрифугах з дирчастими барабанами.

Відцентрове фільтрування складається з трьох послідовних фізичних процесів:

1. фільтрування з утворенням осаду;

2. ущільнення осаду;

3. видалення з осаду рідини, що утримається молекулярними силами.

Завдяки відцентровому фільтруванню може бути досягнуто висока ступінь зневоднення осаду. Відцентрове відстоювання представляє собою процес розділення суспензій в центрифугах, що мають барабани з суцільними стінками.

Відцентрове відстоювання складається з двох фізичних процесів:

1. осадження твердої фази;

2. ущільнення осаду.

Відцентрове освітлення також проводиться в суцільних барабанах і служить для очищення рідин, що містять незначну кількість твердої фази; представляє собою процес вільного осадження твердих часток в полі відцентрових сил. Таким чином центрифугування представляє собою процеси відстоювання і фільтрування в полі відцентрових сил. Відцентрові сили, що розвиваються при центрифугуванні, чинять на рідку систему значно більший вплив, ніж сила тяжіння та тиск. Тому центрифугування є більш ефективним засобом механічного розділення неоднорідних рідких систем, ніж відстоювання та фільтрування .

Напруженість створюваного в центрифузі поля відцентрових сил характеризується фактором розділення, який представляє собою відношення відцентрового прискорення до прискорення сили тяжіння:

,

де Ф – фактор розділення; w² – кутова швидкість обертання барабану (рад/сек.); r – радіус барабана (м); g – прискорення сили тяжіння - 9,81 (м/с²).

Чим більше фактор розділення, тим вища здатність розділення центрифуги. Фактор розділення може бути підвищення шляхом збільшення радіусу барабану і ще в більшої ступені – збільшенням числа обертань. Добуток фактору розділення Ф на поверхню F осадження твердої фази в барабані центрифуги, що визначається Σ, називають індексом продуктивності центрифуги.

Σ=Ф ∙F (м²)

Індекс продуктивності представляє собою поверхню осадження відстійника або фільтра, в якому для даної суспензії досягається така ж продуктивність, що й в розглядаємій центрифузі. Величина Σ відображає вплив усіх конструктивних факторів, що виражають здатність відстійних та фільтруючих центрифуг до розділення суспензії або емульсії.

Центрифуги класифікують за наступними признаками:

1. за величиною фактору розділення;

2. за величиною індексу продуктивності;

3. за режимом роботи (періодичний або безперервний);

4. за засобом розвантаження осаду;

5. за конструктивним ознаками.

Механічне вивантаження осаду - основна умова безперервної роботи центрифуги, тому засіб вивантаження є важливим признакам їх класифікації.