10. Основные закономерности и применение псевдоожиженного («кипящего») слоя

Гравитационное осаждение используется для грубого разделения суспензий, эмульсий и пылей. Оно основано на осаждении частиц в поле силы тяжести за счет разности плотностей частиц и среды.

В эмульсиях частицы диспергированной жидкости оседают или всплывают в дисперсионной среде, затем, сливаясь, образуют второй слой, который далее удаляют из аппарата.

П ри гравитационном осаждении время пребывания неоднородной системы в отстойнике должно быть больше или равно времени осаждения наименьшей частицы, которую необходимо осадить. Скорость потока ω должна быть значительно меньше скорости осаждения ω₀, в противном случае осажденные частицы будут вновь взвешиваться.

Достоинство гравитационного осаждения – небольшие энергозатраты и простота отстойников. Однако из-за низкой скорости осаждения отстойники низкопроизводительны и применяются только для грубого разделения неоднородных систем. Осаждение обычно предшествует фильтрованию или центрифугированию.Размеры отстойника обратно пропорциональны плотности и размерам дисперсных частиц.

Аппараты для осаждения – отстойники, или сгустители. Они могут быть периодическими, полунепрерывными и непрерывными.

Чем крупнее частицы и больше их плотность, тем меньше размеры отстойника.

На практике чаще применяются непрерывные отстойники. Например, суспензии разделяются в отстойниках с гребковой мешалкой.

1-цилиндроконический корпус; 2-медленно вращающийся вал

3-лопасть; 4-гребок; 5-центральная труба; 6-кольцевой желоб

Суспензия поступает в аппарат по трубе 5. Под действием сил гравитации тв. частицы оседают и образуют на дне отстойника осадок, который выгружается через нижний штуцер с помощью гребков. Осветленная жидкость удаляется из сгустителя через желоб 6.

Достоинства гребковых отстойников: большая производительность, равномерная плотность и эффективное обезвоживание осадка (отжим за счёт лопастей). Недостаток – громоздкость (d до 120 м).

Рассмотрим непрерывный горизонтальный осадитель (флорентийский сосуд) для разделения эмульсий. Поперечное сечение этого аппарата выбирают с расчётом обеспечения ламинарного режима течения жидкости в нём.

1 – штуцер для подвода эмульсии, 2 - Перфорированная отбойная перегородка; 3 – трубопровод для отвода легкой фазы, 4 – трубопровод для отвода тяжелой фазы. При прохождении эмульсии через отстойник происходит расслоение: верхний слой – лёгкая фаза, нижний – тяжелая фаза. Перфорированная отбойная перегородка 2 устраняет турбулизацию. Полное опорожнение аппарата предотвращает гидрозатвор 5. Достоинства: простота и дешевизна; небольшие энергозатраты. Минусы: медленное отстаивание; громоздкость.

Для очистки газов от пыли используются полунепрерывнодействующие пылеосадительные камеры.

1 – камера, 2 – горизонтальные перегородки (полки), 3 – отражательная перегородка, 4 - дверцы

При прохождении газа через камеру, пыль оседает на полках, установленных в 10 – 40 см друг от друга. Перегородка (отражательная) способствует дополнительному осаждению пыли под действием сил инерции. Пыль периодически удаляется скребками через дверцы.

Пылеосадительные камеры громоздки, малоэффективны, служат лишь для грубой очистки газов и постепенно вытесняются циклонами.