44. Центробежное фильтрование (цб фильтрование)
В осадительных центрифугах лишь образование и уплотнение осадка. В отличие от обычных фильтрах ЦБ фильтрование происходит под действием растущей с радиусом ЦБ силы через перемешивающую поверхность перемешенного слоя осадка и при значительности сжатия последнего до 0,5 МПа. При таком сильном сжатии скорость ЦБ фильтрования резко падает.
На графике зависимости скорости ЦБ фильтрования от времени можно выделить 3 участка:
AB- образование осадка
BC- уплотнение осадка
CD – механическая сушка (отжим осадка)
Для стадии АВ можно использовать основное лифференцированное уравнение фильтрования. Для этого перепад давления ∆р заменяют на силу ЦБ фильтрации ру и принимают ряд упрощенных допущений. Для ФБ периодического действия определяют оптимальную длительность стадии фильтрования. Скорость ЦБ фильтрации намного больше обычной.
45. Конструкция фильтровальных центрифуг.
Рассмотрим вертикальную периодическую ФЦ
1. корпус
2. барабан
3. вал
4. труба для суспензий
Барабан изнутри покрыт дренажной сеткой на которую наложен фильтрат. Тольщина слоя осадка определяется толщиной верхнего слоя барабана. Суспензия поступает в барабан и начинает вращаться. ЦБ силой твердые частицы отбрасываются к переферии и образуют кольцевой слой осадка.
Осветленная жидкость (фугат) проходит через перхлорированную поверхность барботажа сливается через нижний штутцер. При достижении определенного слоя осадка подачу прекращают, затем идет промывка и просушка осадка, затем ФЦ восстанавливают.
Полный рабочий цикл ФЦ состоит из 7 стадий:
РВ и ТБ – развод и торможение барабана.
Ц – центрифугирование.
ОО, ПО и ВО – осушка, промывка и выгрузка осадка.
*
1 – корпус
2 – барабан с цилиндром
3 – воронка
4 – поршень-толкатель
5 – шток
6 – полый вал
7 – труба для суспензий
Воронка(3) участвует в сложном движении(вращается и движется поступательно). Ход поршня примерно равен S = 0.1σϐ
Суспензия подается в воронку по трубе(7) и начинает вращаться. ЦБ силой она выбрасывается через отверстие в левом конце корпуса внутрь барабана. Осадок образуется под действием ЦБ силы на металлическом сите.
Фугат, проходящий через сито сливается через нижний штуцер.
«+»: непрерывность, большая производительность(в отличие от периодического ФЦ, в котором используется много ручного труда), практически отсутствует механическое повреждение осадка.
«-»: сложность, дороговизна, повышенные энергозатраты.
Бытовой пример ФЦ: стиральная машина с центрифугой.
46. Псевдоожижение (по).
-перевод неподвижного зернистого слоя в состояние хаотического движения твердых частиц восходящим потоком псевдоожижающего агента. В зависимости от расхода ПО-агента возможны 3 состояния слоя:
1. неподвижный слой (режим функции)
2. псевдоожиженный (взвешенный) «кипящий» слой
3. режим уноса твердых частиц из слоя гидротранспорта.
а) R<G б) R=G в) R>G
G- сила тяжести
H-высота слоя
W-фиктивная скорость газа
При молекулярном расходе газа зернистый слой неподвижен (режим функции). В нем высота и разность слоя постоянны, а сопротивление уменьшается с повышением скорости газа. В этом режиме R<G.
При
1 критерии скорости Wкр1
(скорость начала псевдоожижения) зерно
прихоит в движение, т.к. они начинают
хаотически перемещаться (H,
увеличиваются),
а ∆р (гидравлическое сопротивление
слоя осадка) остается постоянным (А-В).
Это режим ПО. При этом R=G.
В этом режиме наблюдается волнение на
свободной поверхности слоя. В слое
пузырьки начинают перемещаться вверх.
Зерна начинают уносится из слоя. Следовательно R>G-вес падает. Пик на графике соответствует дополнительной затрате энергии в момент начала ПО на преодолении сил инерции между зернами
Штриховые линии на графике соответствуют явлению гистерезиса (запазданию) при обратном понижении скорости газа. При этом высота слоя выше первоначальной, а сопротивление слоя ниже первоначального значения.
ПО в системе «Ж-Т» однородное, т.е. жидкость проходит через слой непрерывным потоком. «Кипящий» слой (КС) в системе «Г-Т» неоднорадная часть газа проходит через слой в виде пузырьков. При слиянии пузырьков может образовываться газ пробки (поршневой режим или газовый канал).
КС чаще реагирует в системе «Г-Т», чем в «Ж-Т». это объясняется соотношением плотностей фаз:
и
Поэтому в системе «Ж-Т» КС не отличается большой производительностью.
Первую критериальную скорость можно определить по соотношению:
КС используют в множествах различных процессах: обжиг твердых горных пород, каталитический крекинг, конвективная сушка).
«+»: простота, компактность, дешевизна, интенсификация различных процессов, устранение местного перегрева.
«-»: эрозия, загрязнение псевдоожижающего агента процессами эрозии, неограниченное время пребывания частиц в ПО-агенте.