21) Центрифугирование. Устройство и принцип действия отстойной центрифуги. Расчет производительности центрифуги. Методы интенсификации процесса.

Центрифугирование – процесс разделения неоднор. систем в поле центробежных сил с ипольз-ем сплошных или прониц-ых для жидкости перегородок. Среди неоднор. систем существуют жидкие неоднор. системы. Различают главным образом суспензию (Ж+Тв. тело) и эмульсию (Ж1+Ж2).

К_d -

В связи с этим предлагают аппараты (K_d = 10^-2-10^-3) для разделения Ж+ТТ – центрифуги, а Ж₁+Ж₂ – сепараторы.

Принцип действия центрифуги

Они могут иметь как горизонт. так и вертик. Основным узлом центр-ги явл. барабан или ротор. При работе центрифуги используют 2 св-ва: адгезию или гибкость (жидкость захватывается в барабан и извлекается) и вязкость жидкости (увлечение в движение всех слоев жидкости, не находящихся у стенки).

	Корпус, 2-крышка, 3-барабан, 4-днище, 5-вал привода, 6-стакан, 7-труба подачи суспензии, 8-патрубок отвода осветл жидк. Осадок, сост. из тв. частиц, образующ-ся внутри корпуса на внутр. поверхн-ти барабана. Он формируется периодически по мере накопления, поэтому аппарат назыв. полунепрерывн. принципа действия.
	Из баланса этих сил м.б определены параметры процесса осаждения. К ним относятся: скорость протекания процесса и длительность проц. осаждения.

Скорость проц. осаждения установим из величины фактора осаждения:

К_d = , 𝜔 – угловая частота вращения барабана, R – радиус барабана.

Проц. разделения вводим в ламин. режиме Для ламинарного режима скорость процесса: υ =

υ_ос = υ ∙ К_d , υ_ос = .

Полагая, что скорость проц. осаждения предст. собой отношение пути проходимой частицею

υ_ос = , R – радиус барабана, – толщина слоя жидкости.

dR принимается равной ширине борта барабана.

= , = , = , = lnR

= – уравнение для опред. времени процесса осаждения.

Производительность отстаивания центрифуги

V_c = V_р/ , где – время пребывания суспензии в роторе центрифуги (оно д.б. не менее времени осаждения), V_р – рабочий объем центрифуги (можно определить через геометрич. размеры барабана):

V_р = S_Б ∙ H , S_Б – площадь борта, Н – высота барабана центрифуги.

S_Б = πR² - π = π(R² - )

V_p =

V_c = [м³/с]

22) Расчет величины центробежного давления на стенку барабана отстойной центрифуги. Центрифуга ногш. Устройство и принцип действия.

Для определения давления жидкости на стенки барабана центрифуги выделим внутри жидкостного кольца элементарный слой толщиной dr, находящийся на расстоянии r от оси вращения. Масса этого слоя равна произведению его плотности на объем dm = dυ ∙ = 2πr∙ H ∙ dr ∙

Центробежная сила, действующая на элементарное кольцо, равна произведению массы на нормальное ускорение

dC = dm ∙ = 2πr∙ H ∙ dr ∙ 𝜔² ∙ r

Давление этого кольца на поверхность F суспензии, находящейся за кольцом, составит

dP = dC/F = =

По закону Паскаля это давление через суспензию передается стенке барабана. Общее давление на стенку находят суммированием давлений, соответствующих всем элементарным слоям суспензии

dP = 0,5 (R² - ), Па

При коэффициенте наполнения барабана центрифуги φ=0,5 расчетное уравнение упрощается

P = 0,25 R² , Па

Суспензия подается через кольцевое пространство между наружной трубой 1 с отверстиями 2 и внутр. трубой 3, предназн-й для подачи промывной жидк-ти. Через отверстия 4 сусп-я поступает в зону между конич. ротором 5 со сплошными стенками и цилиндр. основанием 6 шнека 7. Под дейтсвием центроб-й силы тв частицы суспензии отбрасываются к стенкам ротора и в виде осадка медленно перемещ-ся к отверстию 10 в роторе для выгрузки осадка, который удаляется через камеру 11. Чистая жидкая фаза суспензии в виде фугата отводится через отверстия 12 и камеру 13.