36. Теоретические основы центробежного осаждения.
Скорость осаждения можно резко повысить при замене гравитационных сил, действующих на дисперсные частицы, на центробежную силу. Объясняется это тем, что центробежная сила может на 2 и более порядка превосходить гравитационную силу. Различают 2 способа центробежного осаждения:
1. осадительное центрифугирование;
2. циклонный процесс.
Осадительное центрифугирование – разделение суспензий и эмульсий в центробежном поле быстро вращающегося ротора .
Циклонный процесс – разделение жидкой или газовой суспензии в центробежном поле аппарата, не имеющего движущихся частей.
Центробежное поле в циклоне можно создать двумя способами:
1. тангенциальным вводом (по касательной к поверхности корпуса) суспензии в аппарат;
2. пропусканием газовзвесей через закручиватель потока (кольцевое пространство между двумя соосными трубами), в которых установлены неподвижные винтовые лопасти.
Дисперсная частица в центробежном поле ротора участвует в сложном движении: перемещается с окружной скоростью Wr и одновременно оседает со скоростью Wоц. Таким образом, эта частица движется с результирующей (абсолютной) скоростью Wабс, описывает траекторию АВС и оседает на стенке ротора.
Количественно оценить интенсификацию осаждения центробежного поля по сравнению с гравитационной можно отношением центробежных и гравитационных сил, т.е. центробежного и гравитационного ускорения:
,
Кц
– фактор
разделения.
Он равен отношению центробежного
ускорения к ускорению силы гравитации.
Эффективность и интенсивность разделения
прямо пропорциональны фактору разделения.
Таким образом интенсивность и эффективность центробежного осаждения пропорциональны числу оборотов ротора. При проектировании центрифуги необходимо учитывать прочностные требования к валу ротора. при изготовлении вала ротора всегда появляется эксцентриситет – отклонение геометричекого центра тяжести вала от центра тяжести. Это вызывает дополнительное вращение вала вокруг некоторой оси в пространстве. Если частота дополнительного вращения вала совпадает с частотой основного вращения, то на лицо резонанс. Он способен разрушить вал, т.е. необходимо учитывать критическую скорость вращения вала.
37. Конструкции осадительных центрифуг.
Центрифуги классифицируются по нескольким признакам:
1) по фактору разделения:
а) нормальные центрифуги
б) сверх центрифуги
2) по назначению:
а) осадительные
б) фильтрующих
3) по организации процесса во времени:
а) непрерывного действия
б) периодического действия
4) по расположению вала в пространстве:
а) вертикальные
б) наклонные
в) горизонтальные
5) вертикальные центрифуги по способу крепления вала:
а) подвижные
б) с нижней опорой вала
6)по способу выгрузки осадка из корпуса:
а)вручную с помощью гравитационной или центробежной силы, шнека, поршня, ножа, скребков, вибрации.
Рассмотрим
вертикальную периодическую ОЦ:
1.
цилиндро- конический корпус;
2.
ротор, т.е. барабан со сплошной боковой
стенкой;
3.
вал (с нижней опорой);
4.
верхний борт барабана;
5.
труба для суспензий.
Суспензия
поступает в барабан по трубе 5 и начинает
вращаться. Суспензия
поступает в барабан по трубе 5 и начинает
вращаться. Центробежной силой твердые
частицы отбрасываются периферией и
образуют кольцевой слой осадок.
Осветвленная жидкость (фугат), вращаясь,
перемещается вверх переливается через
верхний борт ротора и выводится из
корпуса через нижний штуцер. Толщина
слоя осадка определяется шириной борта
4. По достижении определённой толщины
слоя осадка подачу суспензии прекращают,
затем осадок уплотняется. Далее центрифуги
останавливают и выгружают осадок. Полный
рабочий цикл периодической ОЦ состоит
из 5 стадий:
i=iрб+iц+iуо+iтб+iво
iрб
и iтб - разгон и торможение;
ц-
центрифугирование барабана;
уо
и во - уплотнение и выгрузка осадка.
Минусы
периодической ОЦ: наличие ручного труда,
недостаточная производительность (из
-за периодичности).
Рассмотрим
непрерывную осадительную горизонтальную,
шнековую центрифуги (НОГШ):
1.
корпус (цилиндрический);
2.
барабан (ротор);
3.
шнек (полый);
4,5,6
- окошки (отверстия);
7-
кольцевая раздельная перегородка;
8. труба для суспензий. Шнек вращается в том же направлении, что и барабан, но чуть медленнее. Суспензия поступает в шнек по трубе 8 и начинает вращаться. Центробежной силой она выбрасывается через окошки 4 во внутрь ротора. Под действием центробежной силы на конце барабана образуется слой осадка. Осадок шнеком передвигается справа налево и выдавливается через отверстие 5 в левом конце ротора, затем осадок выгружается через нижний штуцер. Под действием ЦБ силы фуг перемещается в барабане слева направо выбрасывается через окошки 6 и сливается через нижний штуцер.
Плюсы НОГШ: непрерывность, большая производительность.
Минусы НОГШ: сложность, дороговизна, высокие энергозатраты, недостаточное обезвоживание осадка, его механическое повреждение (особенно волокнистых материалов).