Практичне заняття № 5 Тема. Центрифуги

Мета: ознайомитися з процесом центрифугування і видами центрифуг

1. Основні відомості про центрифуги

2. Трьохколонні центрифуги

3. Підвісні центрифуги

4. Горизонтальні центрифуги з ножовим пристроєм для видалення осаду

5. Центрифуги з пульсуючим поршнем для вивантаження осаду

6. Центрифуги з шнековим пристосуванням для видалення осаду

7. Центрифуги з інерційним вивантаженням осаду

8. Центрифуги з вібраційним вивантаженням осаду

9. Рідинні сепаратори

10. Трубчаті надцентрифуги

11. Гідроциклони

1. Основні відомості про центрифуги

Під центрифугуванням розуміють процес розділення неоднорідних систем (емульсій і суспензій) в полі відцентрових сил із використанням суцільних або проникаючих для рідини перегородок. Процеси центрифугування проводяться в машинах, які називають центрифугами.

Центрифуга являє собою вертикальний циліндричний ротор із суцільними чи перфорованими боковими стінками. Ротор закріплюється на вертикальному валу, який приводиться в обертання електродвигуном, і встановлюється в співвісний циліндровий нерухомий кожух, що закривається знімною кришкою; на внутрішній поверхні ротора з перфорованими стінками знаходиться фільтрувальна тканина чи тонка металева сітка.

Під дією відцентрових сил суспензія розділяється на осад і рідку фазу, яку називають фугатом. Осад залишається в роторі, а рідка фаза виділяється з нього.

У відстійних центрифугах із суцільними стінками проводять розділення емульсій до суспензій за принципом відстоювання, причому дія сили тяжіння замінюється дією відцентрової сили.

У фільтруючих центрифугах із проникними стінками здійснюють процес розділення суспензій за принципом фільтрування, причому замість різниці тиску використовується дія відцентрової сили.

У відстійній центрифузі суспензія, що розділяється, чи емульсія відкидається відцентровою силою до стінок ротора, причому рідка чи тверда фаза з більшою щільністю розташовується ближче до стінок ротора, а інша фаза з меншою щільністю розміщується ближче до його осі; осад (або фаза з більшою щільністю) утворює шар біля стінок ротора, а фугат переливається через верхній край ротора.

У фільтруючій центрифузі суспензія, що розділяється, також відкидається до стінок ротора і фази розділяються; при цьому рідка фаза проходить крізь фільтрувальну перегородку в кожух і відводиться з нього, тверда фаза у вигляді осаду затримується на внутрішній стороні цієї перегородки, а потім видаляється з ротора.

Таким чином, загальні закономірності центрифугування мають схожість із закономірностями відстоювання і фільтрування. Проте процеси у відстійних і фільтруючих центрифугах складніші відповідних процесів у відстійниках і фільтрах. Це обумовлено тим, що в центрифугах замість сили тяжіння і різниці тисків діє відцентрова сила, що досягає великих значень, а замість плоских шарів рідини і осаду утворюються шари з циліндричними граничними поверхнями, що ускладнюють залежність процесу від геометричних чинників.

Розділення емульсій у відстійних центрифугах зазвичай називають сепарацією, а пристрої, в яких здійснюється цей процес — сепараторами. Прикладом такого процесу є відділення вершків від молока.

Під час розділення суспензій у відстійних центрифугах розрізняють процеси відцентрового освітлення і відцентрового відстоювання. У першому випадку з рідини виділяються тверді домішки, що містяться в ній в незначній кількості, наприклад, при освітленні лаків і мастильних масел. У другому випадку розділяється суспензія, що у великій кількості містить тверду фазу, зокрема суспензія вугілля у воді.

Розділення суспензій у фільтруючих центрифугах називають відцентровим фільтруванням. Аналогічно процесам розділення суспензій на фільтрах на фільтруючих центрифугах можуть послідовно виконуватися операції фільтрування з утворенням осаду, промивання і віджимання його з метою зменшення вологості.

Процеси центрифугування здійснюються періодично чи безперервно.