Осаждение

Это процесс разделения суспензии, эмульсии или аэрозоли в гравитационном, центробежном и электрических полях.

Осаждение
Движущая сила (определяется действием сил)
М ассовые силы		Электростатические – необходимое условие различие разрядов.
Сила тяжести	Центробежные силы
ρтв. част. ≠ ρсреды

Осаждение в гравитационном поле (отстаивание)

Когда частица будет в равновесии:

– скорость осаждения шарообразной одиночной частицы, м/с

Для ламинарного режима

Скорость осаждения можно определить методом последовательных приближений. С начала задаются числом Re, определяют сопротивление, скорость осаждения w_ос., и через скорость осаждения рассчитывают модифицированный критерий Re_м.

,

где _ср – коэффициент вязкости сплошной среды, Па∙с;

Если частица не шарообразной формы, то вводится фактор Формы :

,

который представляет собой отношение поверхности частицы к поверхности шара , имеющего такой же объем, что и частица.

Одиночная частица – «свободное осаждение», стесненное осаждение – это когда на частицу оказывают влияние другие частицы:

W_{стесн. ос.} = 0,5w_{своб.ос.}

Интенсификация процесса осаждения

Скорость осаждения зависит

1. от диаметра частиц: ↑d_ч , следовательно w_ос.↑, (для увеличения диаметра частиц используют такие методы как коагуляция, флокуляция);

2. от физических свойств дисперсной среды: ↑ρ_ср , следовательно ↑w_ос. , ↑μ_ср также приведет к ↑w_ос. (повышение плотности и вязкости сплошной среды наблюдается при повышении температуры).

3. для повышения скорости осаждения необходимо заменить силовое поле на центробежное

, где К_р – фактор разделения, показывает во сколько

Осаждение в центробежном поле

С пособы создания центробежного поля
Вращение неоднородной системы в неподвижном аппарате – циклонирование; аппараты называются циклонами.	Вращение неоднородной системы с аппаратом – центрифугирование; аппараты называются центрифугами

Циклоны предназначены для разделения газовых и жидких неоднородных систем.

Циклон состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2. Запыленный газ вводиться в корпус 1, через штуцер тангенциально со скоростью 20-30 м/с. Благодаря такому вводу он приобретает вращательное движение вокруг трубы, для вывода очищенного газа, расположенного по оси аппарата.

Запыленный газ

Осадок

Достоинства циклонов:

– простота конструкции и эксплуатации;

– возможность применения для активных высокотемпературных газов;

– высокая эффективность разделения.

Недостатки циклонов:

– очень большое гидравлическое сопротивление;

– истирание внутренней поверхности циклона

Ц ентрифуга периодического действия с горизонтальным валом и ручной выгрузкой осадка

Центрифуги предназначены для разделения жидких неоднородных систем – суспензий и эмульсий. Центрифуги представляют собой сплошной барабан 2, насажанный на вращающийся вал 1. Под действием центробежной силы твердые частицы из суспензии отбрасываются к стенке барабана и отлагаются в виде осадка. Осветленная жидкость переливается в неподвижный корпус 3 и удаляется через патрубок в его нижней части.

Достоинства центрифуг:

– проведение обезвоживания без затрат тепла;

– высокая эффективность по сравнению с отстойниками.

Недостатки центрифуг:

– наличие подвижных и трущихся частей, что приводит к износу;

– сложность конструкции.

Особенности осаждения в центробежном поле:

1) Скорость осаждения изменяется и представляет собой изменение радиуса вращения в единицу времени. G_ц >> G_т >> G_а

,

w – окружная скорость, м/с;

n – частота вращения частицы, с^-1.

Увеличение радиуса приведет к увеличению центробежной силы ( ).

2) В циклонах возможно вихреобразование – повторный унос осевшей пыли. Подобное явление приводит к снижению степени очистки.

Чем выше скорость, тем выше центробежная сила, следовательно выше степень очистки.

Однако при увеличении скорости возрастает гидравлического сопротивление Δp/ρ.

Оптимизация процесса – скорость в циклоне должна быть 10-15 м/с, Δp/ρ = 500-740 Па

Степень очистки зависит от плотности, вязкости, диаметра частиц, радиуса.

3 ) Отставание вращения суспензии от вращения цетрифуги, w_cус. < w_ц.

Чтобы этого избежать в центрифугах ставятся перегородки.