Лекція 15 Тема: Поновлення якості пмм за допомогою центрифуг.
За допомогою центрифуг (сепараторів) можна ефективно та швидко очистити нафтопродукти від забруднень. Центрифугування дозволяє відокремити від нафтопродуктів такі дрібні частки, які іншими методами очищення видалити неможливо.
На частку у відцентровому полі діють масові й поверхневі сили. До масових сил відносяться сили тяжіння F1, Коріоліса Fк та відцентрові сили інерції Fц; до поверхневих – виштовхуюча Fв, Архімеда FА, опору руху твердої частки в нафтопродукті Fс, тертя Fтp, ковзання Fск і піднімальна Fп, яка діє на частку в потоці нафтопродукту. Сили Fтp і FА значно менше сил Fц, Fв, Fс, тому ними нехтують.
Рис. 7.7. Частка у відцентровому полі
Приймемо, що нафтопродукт тече вздовж осі (рис. 7.7) через кільцевий переріз розміром R зі швидкістю ωн. Ротор та нафтопродукт обертаються вздовж осі х з кутовою швидкістю ω. На нафтопродукт діє відцентрова сила, яка створює напір Рн. За таких умов на частку діє виштовхуюча сила Fв та відцентрована сила Fц. Сумуючи ці складові отримаємо формулу длярозрахунку результуючої відцентровану силу Fрц:
де: k – одиничний вектор по осі r;
Vч , Vн - обєми, відповідно частки та пафтопродукту;
ч , ч - щільність, відповідно частки та пафтопродукту.
Сепаратори в наш час широко застосовують для періодичного очищення забруднених або відпрацьованих масел та очищення нафтопродуктів у паливних і масляних системах літальних апаратів. Іноді сепаратори сполучають із фільтрами. На нафтобазах і складах центрифуги не знайшли поширеного використання у звязку з відносно великою витратою електроенергії. Однак виявляється, що найбільш економічно вигідно застосовувати центрефуги для очищення в'язких нафтопродуктів з попереднім їхнім підігрівом в умовах нафтобаз і складів.
Сутність очищення нафтопродуктів за допомогою центрифуг полягає у видаленні часток забруднень і води в силовому відцентровому полі. Умови осадження часток у відцентровому полі будуть іншими, ніж у полі земної гравітації На частку у відцентровому полі діють масові й поверхневі сили.
Ефективність очищення центрифуги зростає в залежності від збільшенням діаметра та швидкості обертання центрифуг, різниці щільності забруднень та нафтопродукту, зменшення в’язкості середовища та збільшення розмірів часток забруднень.
Центрифуги для очищення нафтопродуктів.
По призначенню центрифуги бувають:
для розділення води та нафтопродуктів;
для відокремлення твердих забруднень від нафтопродуктів;
комбіновані сепаратори для виконання двох та більше операцій обробки забруднених нафтопродуктів.
По будові основного вузла барабана розрізняють:
тарілчасті сепаратори, в барабані яких є набір конічних паралельних тарілок. Ці тарілки поділяють потік в роторі на тонкі шари. В тонких шарах забруднення осаджуються швидше, крім того, потік палива стає більш стаціонарним. Тарілки нахилені до осі сепаратора під кутом 30...40°. Нафтопродукт та забруднення під дією відцентрової сили подаються до периферії тарілок, при цьому вони розділяються (рис. 7.8);
багатокамерні сепаратори з циліндричними вставками обладнані комплектом концентричних вставок, що розділяють його об’єм на кільцеві камери, по яким послідовно проходить нафтопродукт. Забруднення та вода у відцентровому полі відкидаються до периферії, звідки вони виводяться. В центрі барабана збирається чистий продукт.
Рис. 7.8. Схема роботи тарілчастої центрифуги: А – вихідний; В – очищений нафтопродукт; С – концентрат забруднень в нафтопродукті
Існують багатокамерні та тарілчасті сепаратори з ручним тавідцентровим вивантаженням. По характеру вивантаження розрізняють машини періодичної, безперервної та пульсуючої дії.
Центрифуги також діляться на вакуумні та відкритого типу.