сальниковые уплотнения насосов, орошение абшайдеров и скрубберов и т.п.

Избыточное количество маточника направляется на стадию очистки сточных

вод.

4.2. Конструктивное оформление оборудования стадии выделения ПВХ

В настоящее время общепризнанным типом машины для выделения сус-

пензионного ПВХ является осадительная горизонтальная центрифуга непре-

рывного действия со шнековой выгрузкой осадка (российское обозначение – ОГШ). Для оснащения отечественных производств ПВХ в 80-е годы НИИхим-

машем была разработана базовая модель центрифуги ОГШ–802 К–07 [28, 29]

производительностью 5,5 т/ч по твердой фазе с диаметром ротора 800 мм и отношением длины ротора к диаметру L / D = 2,2; ротор сконструирован по стандартной противоточной схеме. При концентрации твердой фазы в суспен-

зии 20 – 35% влажность осадка составляет 28 – 30%, а концентрация частиц уноса в фугате не превышает 70 мг/л, что обеспечивается при величине фактора разделения 1220 и при частоте вращения ротора 1650 об/мин. По признаку от-

ношения L/D и величине фактора разделения, согласно классификации НИИ-

химмаша [29], центрифуга относится к классу универсальных.

Схематическое изображение центрифуги ОГШ–802 К–07 приведено на рис. 4.2. Центрифуга имеет цилиндроконический ротор стандартной схемы оса-

дительных центрифуг. Суспензия подается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окна в обечайке шнека поступает в ротор на гра-

нице цилиндрической и конической обечаек и течет по направлению к сливным окнам. Под действием центробежных сил частицы твердой фазы осаждаются на стенки ротора и передвигаются шнеком в противоположном направлении. Со-

отношение между влажностью осадка ПВХ и содержанием его в фугате уста-

навливается регулируемыми по высоте заслонками в сливных окнах в торцевой стенке ротора.

Привод от электродвигателя (90 кВт) к ротору осуществляется через гид-

равлическую турбомуфту, привод на шнек – через двухступенчатый планетар-

ный редуктор, который создает небольшую разницу между скоростями враще-

ния ротора и шнека (18 об/мин), обеспечивающую перемещение осадка к вы-

грузным окнам ротора без взмучивания и репульпации твердой фазы. Шнек – двухзаходный с защитой несущей плоскости винта противоабразивной наплав-

кой из стеллита. Все детали, соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом,

Рис. 4.2. Центрифуга ОГШ–802 К–07:

1 – планетарный редуктор; 2, 6 – коренные подшипники; 3 – ротор; 4 – шнек; 5 – кожух; 7 – приводные ремни; 8 – труба питания; 9 – станина; 10 – механизм защиты редуктора

115

изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Смазка коренных подшипни-

ков – жидкая циркуляционная от маслонасосной станции, входящей в комплект машины.

Применение гидравлической турбомуфты (гидромуфты) позволяет избе-

жать перегрузок электродвигателя, которые возникают при раскрутке массив-

ного ротора. Принципиальное устройство гидромуфты приведено на рис. 4.3.

Гидромуфта представляет со-

ка рабочей жидкости)

ских потерь).

Центрифуга снабжена загрузочным клапаном, который автоматически

включается и выключается станцией управления через электрогидравлический золотник и маслоустановку [28].

Гидравлический клапан (рис. 4.4) устанавливают на трубопроводе по-

дачи суспензии в центрифугу. Шпиндель 9 служит как для настройки хода кла-

пана, так и для его закрытия вручную в случае аварии. От проворачивания его удерживает направляющий винт 13. Для облегчения установки хода и аварий-

ного закрытия клапан снабжен маховичком 12 с рукояткой 11. Верхний указа-

тель хода 4 показывает, на какую величину открыт клапан, а нижний указатель

7 служит для настройки хода клапана. Для обеспечения плотности прилегания шаровой металлический клапан 1 тщательно притирается к узкому пояску на корпусе 2.

При установке центрифуги на перекрытиях зданий используют виброизо-

ляцию, которая почти полностью исключает передачу динамической нагрузки на строительные конструкции. Эффект виброизоляции достигается введением

между машиной и несущей строительной конструкцией упругих связей, кото-

рые выполняются в виде витых цилиндрических пружин из прутка 20 – 36 мм.

Кроме того, при работе осадительных шнековых центрифуг происходят колебания крутящего момента на выходном валу редуктора, вызывающие кру-

тильные колебания вала и связанного с ним шнека, что приводит к автоматиче-

На практике эту задачу чаще всего решают другим путем. Как известно,

изменение передаточного отношения планетарного редуктора можно получить путем вращения валика центральной шестерни первой ступени, которая при обычной схеме работы редуктора неподвижна. В этом случае редуктор работает по дифференциальной схеме, т.е. суммирует два независимых друг от друга вращательных движения, сообщаемых корпусу и шестерне, и передает на ведо-

мый вал шнека.

Для вращения валика центральной шестерни применяют отдельный элек-

тродвигатель, гидропривод или электромагнитную регулируемую муфту, при-

чем два последних способа позволяют осуществлять плавное регулирование относительной скорости шнека, что особенно важно при настройке центрифуги на оптимальные условия разделения суспензии.

С целью облегчения и стабилизации выгрузки труднотранспортируемых шнеком осадков, к каковым относится осадок суспензионного ПВХ, в центри-

фугах уменьшают угол уклона конической части ротора. Большинство фирм изготовителей выпускает центрифуги с углом наклона конической части ротора

8 – 12 град.

4.3. Теоретическое обеспечение технологического расчета осадительной

центрифуги

Материальный баланс центрифуги составляют на общую массу потоков и на твердую фазу содержащегося в них ПВХ, т.е.

где Gc , Gос , Gф , Gт – массовый расход суспензии, осадка, фугата и твердой фазы ПВХ соответственно; xс , xоc , xф – массовая доля ПВХ в суспензии,

осадке, фугате соответственно.

Обычно задаются или бывают известными величины Gc и xс и техноло-

гические показатели работы центрифуги, выраженные значениями влажности осадка wос = 1 − xос и концентрацией твердой фазы в фугате xф . Решением системы уравнений (4.1) и (4.2) можно определить массовые расходы потоков

Gос , Gф , Gт и относительные потери продукта, уходящего из центрифуги с фугатом,

Потери составляют мелкие частицы, которые вследствие малых скоро-

стей осаждения не успевают достигнуть поверхности стенки ротора и уносятся отходящим фугатом. Для математического описания процесса осаждения ис-

пользуют понятие крупности разделения [4, 28], характеризующего некоторый граничный размер δк частиц, осаждающихся на 50%. Это позволяет оценить относительные потери из функции распределения частиц твердой фазы суспен-

зии по размерам, выраженной в относительной массе частиц с размерами меньше δ , соответствующей в терминологии дисперсионного анализа проходу

D(δ) . Таким образом, с определенной долей погрешности можно допустить ра-

венство

Равенство (4.4) позволяет по известной функции распределения частиц по

размерам, выраженной аналитической формулой или графической интерпрета-

цией, оценить величину потерь по заданной крупности разделения или решить обратную задачу: по допустимой величине уноса твердой фазы с фугатом опре-

делить крупность разделения, необходимую для расчета кинетики процесса осаждения.

Применительно к суспензионному ПВХ задача не имеет прямого решения ввиду отсутствия данных по дисперсному составу в области малых размеров частиц. Однако, если допустить логарифмически нормальное распределение частиц ПВХ, то вполне реализуемым оказывается косвенное решение задачи.

Причем для такого допущения имеется достаточно оснований.

Согласно теории А.Н.Колмогорова, подтвержденной многочисленными экспериментальными исследованиями, дисперсный состав порошкообразных материалов природного или искусственного происхождения подчиняется лога-

рифмически нормальному закону распределения (ЛНР) [31]. Функция ЛНР

массы материала по размерам частиц имеет вид

где первый интеграл равен 0,5, а второй является стандартной функцией Лапласа:

Таким образом, имеется соотношение

F (x) = Ф(x) + 0,5. (4.11)

В таблицах интегралов [30, 33] приведены значения интеграла Лапласа для x > 0. Значения для отрицательных x определяется соотношением Ф(−x) = −Ф(x) .

При представлении функции распределения в виде интеграла вероятности

[32, 34]

На рис. 4.6 приведена графическая зависимость распределения частиц по размерам, полученная на основе обобщения дисперсионных характеристик сус-

пензионного ПВХ разных марок по ГОСТ 14332–78. Из графика получены параметры распределения: δ84,1 = 202 мкм, δ50 = 123 мкм, δ15,9 = 75 мкм, σ = 1,64.

Расчеты, выполненные по приведенным выше соотношениям, показывают, что для обеспечения концентрации твердой фазы ПВХ в фугате в пределах

5 – 50 мг/л осадительная центрифуга должна быть спроектирована на крупность разделения δк = 10 – 20 мкм. Современные центрифуги, выпускаемые ведущи-

ми фирмами (см. п. 4.2), обеспечивают этот показатель при высокой произво-

дительности и низкой величине влажности осадка (23 – 28%).

Расчет осадительной центрифуги со шнековой выгрузкой осадка доволь-

но сложен, но для технологического расчета производительности или оценки эффективности разработаны упрощенные процедуры. Так, достаточно досто-

верные результаты дает расчет центрифуги по индексу производительности ∑ ,

выражаемому произведением фактора разделения Fr на площадь поверхности осаждения F твердой фазы в барабане [28]:

где wо – скорость свободного осаждения частиц граничного размера δк под действием силы тяжести.

Индекс производительности ∑ представляет собой поверхность осажде-

ния гравитационного отстойника, в котором для данной суспензии достигается

та же производительность, что и в рассматриваемой центрифуге.

Фактор разделения и поверхность осаждения центрифуги рассчитывают

по среднему диаметру слоя разделяемой суспензии, включая слой осадка:

зии в барабане до сливных окон).

Скорость свободного осаждения может быть найдена с помощью графи-

ческой зависимости критерия Лященко Ly от критерия Архимеда Ar [3, 4, 34].

Практически при осаждении мелких частиц имеет место ламинарное движение

( Ar < 36), и скорость осаждения вычисляют по формуле Стокса:

Скорость осаждения должна быть скорректирована с учетом влияния формы частиц и стесненности осаждения (концентрации суспензии) [34].

Фактическая производительность центрифуги меньше теоретической, оп-

ределяемой по формуле (4.15), вследствие скольжения жидкости относительно стенок барабана, образования вихревых потоков, затрудняющих оседание мел-

ких частиц, а также перемешивающего движения шнека и действия других фак-