Методика проведения работы

Приготовить в баке рабочую жидкость, представляющую собой суспензию из твердых частиц обожженной глины и воды. Концентрация твердой фазы берется 10% весовых (т : ж = 1 : 9). Включить электродвигатель мешалки на баке 7 – суспензия взмучивается 10 минут. Переведя рукоятку в положение, соответствующее надписи «Мерный бак», насосом 6 и вентилем В-1 установить ориентировочный расход суспензии. Затем, закрыв кран К-1, по секундомеру определить время частичного заполнения мерного бака 1, в результате чего определить расход суспензии. Необходимо по уровню суспензии в водомерном стекле следить за наполнением мерного бака 1 и не допускать подъема уровня в нем выше ограничивающей черты, чтобы избежать перелив суспензии через верхний край мерного бачка. После определения расхода суспензии открыть кран К-1 и выключить насос 6. Закрыть сливное отверстие на крышке конического барабана и ограждение ротора центрифуги, включить электродвигатель центрифуги, регулируя автотрансформатор, установить заданное число оборотов ротора центрифуги по показанию тахогенератора, установленного на валу двигателя. Рекомендуемое число оборотов выбирается в пределах 1500…2500 об/мин.

После вывода центрифуги на заданное число оборотов включить насос 6, перевести рукоятку поворотного отвода 9 в положение, соответствующее надписи «центрифуга», то есть перевести подачу суспензии по трубе 2 в центрифугу.

Пусковой режим работы центрифуги обусловлен временем заполнения рабочего объема суспензией и заканчивается за 5-10 с, о чем можно судить по установившимся показаниям амперметра и вольтметра.

Во время работы центрифуги осадок и фугат собираются в отдельные емкости 5,4.

Рабочее время работы центрифуги целесообразно выбирать в пределах 45-60 с. За это время необходимо взять из потока пробы осадка и фугата массой 0,5 г для их микроскопического исследования. После этого времени работы выключить насос 6 – прекратить подачу суспензии в центрифугу и спустя 10-20 с выключить центрифугу. За последний промежуток работы центрифуги обеспечивается более полная очистка ротора центрифуги от оставшегося осадка. Из емкостей 5,4 осадок и фугат возвращаются в бак 7. При этом необходимо замерить вес осадка и объем собираемого фугата. Открыть кожух центрифуги и сливное отверстие на коническом барабане центрифуги, промыть центрифугу водой, открывая кран К-2 и медленно проворачивая ротор вручную. Объем воды, используемой для промывки,

3-5 л. Вода после промывки из емкости для фугата сливается на сброс.

Все данные замеров сводятся в таблицу, которую студент должен составить самостоятельно, после чего производится обработка опытных данных.

Обработка опытных данных

Анализ осадка и слива на крупность разделения твердых частиц производится под микроскопом. Перед анализом осадок предварительно разбавляют водой до концентрации, примерно равной концентрации слива.

При анализе пробы осадка в поле зрения микроскопа выбирается несколько наиболее мелких частиц и находится их средний приведенный диаметр:

d_{ср. осадка} = d₁ + d₂ + …. + d_n / n частиц, м (1)

При анализе пробы слива определяется средний приведенный диаметр такого же количества наиболее крупных частиц:

d_слива = d₁́ + d₂́ + …. + d_ń / ń частиц, м. (2)

Среднее из двух средних приведенных диаметров можно принять за крупность разделения :

d_{кр. разд.} = d_{ср.осадка} + d _{ср. слива} / 2, м (3)

При обработке опытных данных вязкость жидкости и плотности твердой фазы и жидкости определяются по справочным таблицам.

Производительность центрифуги рассчитывается по уравнению

Q _факт. = V _м / 1000 τ, м³/с, (4)

где V_м – объем суспензии, заполнившей мерный бачок, в литрах за время замера; τ – время заполнения, с.

Определяется фактор разделения

F_rц = ω² R/g = ω²/ Rg = 5,58·10 ^-4· n²· D_сл. (5)

где n – число оборотов ротора центрифуги, об/мин;

n = n_{эл.двигателя} · 1,165, (6)

где n_{эл.двигателя} – число оборотов электродвигателя, об/мин;

1,165 – передаточное число ременной передачи; D_сл. – внутренний диаметр слоя жидкости, м.

Порозность суспензии в роторе центрифуги, исходя из весового соотношения твердой и жидкой фаз (т : ж = 1 : 9), определяют по формуле

Ε = 9/ρ_ж / 9/ρ_ж + 1/ρ _тв., (7)

где ρ_тв. и ρ_ж – плотность твердой и жидкой фазы, кг/м³, - по таблицам.

Скорость центробежного осаждения твердых частиц с размером крупности разделения в суспензии:

V_ос. = ν Ar· Fr_ц ε^4,75/ d _{кр. разд.} (18 + 0,6 √ Ar∙Fr∙ε^4,75), (8)

где ν – кинематическая вязкость жидкости, м²/с; d_{кр.разд.} – крупность разделения, м;

Ar = g d³_{кр.разд.} (ρ_тв. – ρ_ж) / ν²·ρ_ж - критерий Архимеда. (9)

Теоретическая производительность центрифуги

Q _теор. = V_ос.· 2π· r_ср.L_ср., м³/с, (10)

где r_ср. = D_н/2 + D_сл/2 / 2 , м; L_ср. = L_сл./2, м. (11, 12)

Коэффициент эффективности осаждения

η = Q_факт. / Q_теор (13)

Производительность центрифуги по количеству переработанной суспензии: Q_факт. = G_с· 60/ τ, л/ч (14)

или

Q_факт. = G_с·ρ_с · 60/ τ, кг/ч, (15)

где G_с – количество переработанной за время опыта суспензии,

G_с = V_ф·ρ_ф + G_ос., кг, (16)

где V_ф – объем собранного фугата, м³; ρ_ф – плотность собранного фугата, кг/м³; G_ос. – вес влажного осадка, кг.

Производительность центрифуги по влажному осадку

Q_ос. = G_ос.· 60/ τ, кг/ч. (17)

Производительность центрифуги по сухому осадку

Q_ос.сух. = G_ос.сух.· 60/τ, кг/ч. (18)

Вес сухого осадка определяем по формуле

G_ос.сух. = G_ос. (100 – W)/100, кг, (19)

Где W = g_вл. – g_сух.·100% / g_вл. – влажность осадка; (20)

g_вл., g_сух. – вес пробы влажного осадка и вес этой пробы в сухом состоянии, г.

Производительность по фугату

Q_ф. = V_ф.· 60/ τ, м³/ч. (21)