Лабораторна робота № 5

Дослідження роботи центрифуги

Метою даної роботи є ознайомлення з конструкцією і принципом дії горизонтальної фільтраційної центрифуги періодичної дії з ножо-вим видаленням осаду і дослідження процесу розділення суспензії.

Задачі дослідження:

1. На основі експерименту визначити витрати енергії на прове-дення центрифугування, оцінити продуктивність і ефективність центрифуги.

2. Користуючись наведеними теоретичними залежностями визна-чити витрати енергії в центрифузі.

3. Провести аналіз одержаних результатів.

5.1 Опис дослідної установки

1. Схема дослідної установки зображена на рис. 4.1. Центрифуга МГ-350 складається із станини І, що є одночасно і кожухом. На станині розміщені два підшипники 12, в яких горизонтально встановлений вал 11, на одній стороні вала закріплений клинопасовий шків 14 при-вода центрифуги, а на другій - фільтруючий ротор 7. У середній частині вала встановлене стрічкове гальмо 13.

У нижній частині кожуха розміщений патрубок 18 для відводу фугату, а у верхній - повітряна витяжка 23. Кожух закривається шарнірною кришкою 2, яка притискується відкидними болтами 8. На кришці встановлені механізм 6 зрізу осаду, лоток 3 для виведення осаду з ротора центрифуги, механізм 4 для підводу та відводу трубки, якою з відстійного ротора відводиться рідина з меншою густиною; патрубок 21 для подачі суспенції до ротора і патрубок 22 для промивної рідини.

2. Механізм 6 складається з ножа 9, закріпленого на осі 5, що проходить через кришку 2 і з'єднується з кулісою 19 зі штоком 20 масляного циліндра привода.

3. Механізм 4 для підведення та відведення трубки, що відводить менш густу рідину з відстійного ротора, має аналогічну попередньому пристрою будову, але замість ножа встановлюється згадувана трубка.

4. Масло в циліндрі механізмів 4 і 6 подається насосом, що має індивідуальний двигун змінного струму.

5. Перемикання руху ножа 9 і відповідної трубки здійснюється поворотом триходового крана 18, встановленим на масляних комунікаціях.

6. Вал 11 ротора центрально з’єднаний клинопасовою передачею з електродвигуном 15 постійного струму, що дозволяє змінювати число обертів ротора.

7. Напірний бак використовується для приготування суспензії

і подачі її в ротор центрифуги. Він обладнаний мішалкою, покажчиком рівня 27, патрубком для підводу води, відводу суспензії і приладом для виміру температури.

Рисунок 5.1 Дослідна установка

5.2 Техніка безпеки при проведенні роботи

1. Перед запуском центрифуги необхідно зробити таке:

• перевірити наявність заземлення корпусу центрифуги;

• перевірити справність огороджень рухомих частин;

• відкрити кришку 2 центрифуги і переконатися у відсутності сторонніх предметів у роторі;

• закрити кришку 2 і закріпити її відкидними болтами 8;

• перед вмиканням центрифуги попередити про це усіх, хто перебувають біля установки.

Вмикати установку можна тільки при закритій кришці; відкривати кришку дозволяється тільки при повній зупинці ротора, перед вмиканням центрифуги провернути всі рухомі частини за клинопасовий шків 14 і переконатися у відсутності заклинювання.

2. Під час роботи центрифуги:

• не дозволяється торкатися електродвигунів і огорожі рухомих частин;

намагатися не розливати на підлогу- рідину та суспензію;

• суворо дотримуватися порядку проведення роботи згідно з методикою;

• після закінчення роботи і вимикання всієї установки очистити робоче місце від вологи, бруду і сторонніх предметів, здати установку лаборанту;

• при будь-якому порушенні режиму роботи установки звертатися до викладача і лаборанта.

Забороняється студентам самостійно ліквідувати порушення і проводити ремонт.

Технічна характеристика центрифуги

Внутрішній діаметр ротора D = 0,35 м; внутрішня довжина стінки ротора

L = 0,165 м; діаметр шківа, розміщеного на елеитровалу електродвигуна

D_м = 0,212 м; діаметр шківа, розміщеного на валу ротора D_б = 0,12 м; діаметр вала у підшипниках d = 0,05 м, маса рухомих частин ротора m_р.ч.= 100 кг; коефіцієнт тертя в підшипниках вала f = 0,08; зовнішній діаметр ротора

D_H = 0,375 м; зовнішня довжина ротора L_H = 0,185 м.

5.3 Методика проведення досліджень та основні виміри

1. Приготування суспензії. По завданню викладача взяти m_n кілограмів перліту. Увімкнути тумблер 31 “Вода” на щиті управління (див. рис. 1) і подати в бак 36 задану кількість води V_в. Увімкнути тумблер 33 “Мішалка” та засипати в бак 28 зважену кількість перліту.

Після п’яти хвилин роботи мішалки, коли суспензія буде готова, виміряти об’єм суспензії при вимкнутій мішалці V_сп. Підготувати дві ємкості для фугату та осаду. Підставити під патрубок 19 ємкість для фугату.

2. Підготовка центрифуги до роботи. Відкрити кришку 2, переконатися у відсутності сторонніх предметів у роторі, закрити заслонку на патрубку 22 приблизно на половину щілини. Закрити кришку 2 на всі відкидні болти 8 та відкрити штуцер 23, що з’єднується з атмосферою. Перевірити, щоб гальмо 13 було відпущене: клинопасовий шків легко обертається від руки.

3. Пуск центрифуги. Вивести реостат 35 у крайнє положення обертанням маховика проти годинникової стрілки. Увімкнути тумблер 34 ланцюга управління, натиснути кнопку 30 ”Пуск”. Обертаючи маховик реостата 35 за годинниковою стрілкою задати відповідну напругу на вольтметрі 30 тахогенератора, яка відповідає заданому числу обертів електродвигуне пшвода центрифуги. Графік залежності числа обертів двигуна від напруги зображений на рис. 2. Одночасно з вмиканням кнопки “Пуск” запускаємо секундомір і стежимо за показами амперметра 29 і вольтметра 26.

Час з моменту вмикання кнопки “Пуск” до набирання заданого числа обертів є часом пускового періоду τ_n , а за показами амперметра 29 I_x і вольтметра 26 U_x визначаємо потужність холостого ходу центрифуги.

Рисунок 5.2 Залежність частоти обертання електродвигуна від напруги, що виробляється тахогенератором

4. Процес центрифугування. Одночасно з подачею суспензії до ротора запустити секундомір.

4.1. За амперметром 29 виміряти максимальну силу струму I_n, а за вольтметром 20 - напругу U_n; час їх досягнення τ_пц (без зупинки секундоміра). Після проходження максимальних значень записати робочу силу струму I_p і напругу U_p.

4.2. Уважно стежте за рівнем суспензії в напірному баці. Як тільки суспензія вийде з напірного бака необхідно підставити під патрубок 17 ємкость. У ній зібрати і виміряти об’єм фугату, що вийшов з цього моменту до кінця процесу центрифугування. Цю кількість позначимо V і за цим показом розрахуємо ступінь заповнення ротора.

4.3. Виміряти тривалість центрифугування δ_ц від моменту подачі суспензії до центрифуги до кінця виходу фугату.

5. Об’єм осаду. Зменшити число обертів електродвигуна 15 до 5-6 1/с. Увімкнути тумблер 32 “Маслонасос” і коли тиск масла підніметься до

0,4 МПа, відкрити лоток 3, під який підставити ємкість для осаду і ввімкнути механізм 6 для зрізування осаду з допомогою триходового крана 17. Одночасно виміряти тривалість зрізу осаду (час підводу та відводу ножа).

6. Зупинка центрифуги. Вимкнути всі електродвигуни і після зупинки ротора центрифуги відкрити кришку 2, витерти установку всередині та зовні, осад здати лаборанту, вилити фугат. Прибрати робоче місце.

7. Орієнтовні вихідні дані. Склад суспензії - води 5-8 л, перліту - 0,2 кг, робоче число обертів електродвигуна - 15-18 І/с.

Таблиця 5.1 Основних вимірів

Час, с

Маса перліту Мпр, кг

Об’єм води Vв, см3

Об’єм суспензії Vсп, м3

Робочий об’єм Vр, см3

Фугату Vф, м3

Температура суспензії, tс, с

Частота оберт двигуна n. об/с

Напруга струму при хх Uхх, В

Сила струму при хх Iхх, А

Напруга при пуску Uп, В

Сила струму при пуску Iп, А

Напруга робочого ходу Uр, В

Сила струму робочого ходу Iрх, А

Пуску холостого τхх

Пуск τп

Центрифугування τц

Зрізування осаду τзр

Промивка τпр

Таблиця 5.2 Порівняння дійсних і теоретичних потужностей

Потужність, Вт
Пускова				Дійсна
Дійсна, Nпд	Теоретична, Nпт	Похибка, %	Дійсна, Nд		Теоретична, Nт	Похибка, %

Труфанов О.С., ХН-01, 3 курс, ХТФ