Расчет производительности центрифуги по сливу и по твердому

Процесс разделения суспензий в роторе осадительной центрифуги (рис. 3) состоит из двух последовательных стадий: осаждения твердой фазы в поле центробежных сил и уплотнения осадка в роторе. Осадок вращающимся шнеком перемещается к разгрузочным патрубкам ротора, а слив удаляется через сливные отверстия.

Условие эффективной работы центрифуги следующее:

t₁ > t₂, (2.38)

где t₁ - время, за которое жидкая фаза перемещается от места загрузки суспензий до сливных отверстий;

t₂ - время, за которое частицы проходят путь от поверхности жидкости ротора.

Время t₂ (с) можно определить по формуле

t₂ = Н/υ_ц, (2.39)

где Н - максимальная высота суспензии, в роторе, м;

υ_ц - скорость осаждения частицы в центробежном поле, м/с. Скорость растекания υ_l жидкости по длине ротора - величина переменная.

Рис. 2.21. Схема действия осадительной центрифуги

Определим расход слива через сечение 1-1 при условии, что в этом сечении скорость движения жидкой фазы равна υ_l:

Q_сл = υ_i S = υ_i π [(D + 2h)² - D²]/4,

где S - площадь поперечного сечения слоя жидкости, с м2;

D -диаметр свободной поверхности жидкости, м;

h - высота слоя жидкости в роторе в сечении 1-1, м.

После преобразований получим

Q_сл = υ_i π (h² + Dh).

Отсюда

υ_i = Q_сл./(h² + Dh). (2.40)

Как следует из геометрических построений (см. рис. 45)

l/h=L/H,

т. е.

l=hL/H. (2.41)

Так как скорость растекания жидкости по длине ротора явля­ется переменной величиной, запишем

Подставив значение для υ_i в формулу (64), получим

После преобразований и с учетом выражения (63) получим формулу для расчета производительности центрифуги по сливу, м³/с:

Q_CJI = 0,5S₀ υ_i, (2.42)

где S₀ - площадь осаждения центрифуги, м².

Для расчета максимальной производительности центрифуги по осадку G_ос (т/ч) используют следующую формулу:

(2.43)

где L_ш - длина шага шнека, см; σ_oc- плотность влажного осадка, г/см³;

n_отн - относительная частота вращения шнека, мин^-1;

D_c - диаметр сливного цилиндра, см; α_к - угол конусности ротора, градус;

β_в- угол откоса валика осадка, градус. Для флотационного концентрата и шлама β_в=20÷25^°, для отходов флотации β_в =6 ÷12^°.

Пример 1.

Определить производительность центрифуги по сливу, если известно, что частота вращения ротора n = 700 мин^-l, диаметр ротора D_p= = 1,35 м, диаметр сливного цилиндра D_c = =0,94 м. Расстояние от сливного патрубка до точки контакта жидкости с поверхностью ротора L = 1 м. Отношение жидкого к твердому в питании R_и = 2,8, удельная поверхность твердых частиц S_y = 140 000 м^-1; плотность твердой фазы δ = 1350 кг/м³; плотность жидкой фазы Δ = 1000 кг/м³.

Определяем коэффициент разрыхленности по формуле (56)

По формуле (49) находим угловую скорость вращения ротора

Определяем средний радиус вращения суспензии

По формуле (55) находим скорость осаждения частиц в центробежном поле

Находим площадь осаждения

So = πDL = 3,14*1*0,94 = 2,92 м².

Производительность центрифуги по сливу рассчитываем по формуле (2.34)

Q_c = 0,5S0υ_ц = 0,5*.2,92*.0,053 = 0,08 м³/с

или

Qc = 0,08.3600 = 288 м³/ч.

Пример 2. Определить максимальную производительность центрифуги НОГШ-1350 для обезвоживания уrольного концентрата. Частота вращения ро­тора n=700 мин^-l; диаметр сливного цилиндра D_c = 0,94 м; угол конусности ротора α_к = 150; длина шага шнека в зоне обезвоживания L_m = 35 см; отно­сительная частота вращения шнека n_отн = 18,5 мин^-!; плотность осадка α_ос = 1,35 г/см³; величина ММВ W_MMB=8,2 %. Величине ММВ соответствует угол откоса поверхности валика осадка β_в = 20 ± 3°. К расчету принимаем β_в =20 ^о.

По формуле (2.35) находим максимальную производительность центрифуги по осадку