Характеристики суспензий и эмульсий
Главными факторами, определяющими выбор центрифуг и показатели их работы, являются технические характеристики и физические свойства обрабатываемого материала.
Гранулометрический (дисперсный) состав твердой фазы. Эта характеристика имеет решающее значение при выборе центрифуги. Чем мельче частицы твердой фазы в обрабатываемой суспензии, тем меньшей производительности центрифуги можно ожидать и тем большим должен быть фактор разделения. С другой стороны, от абсолютного содержания мелких частиц в суспензии зависит количество их в фугате (фильтрате).
Это в одинаковой степени относится и к фильтрующим, и к отстойным центрифугам. Гранулометрический состав фазы обычно определяется методом ситового анализа при крупности частиц более 100 мкм и специальными методами дисперсионного анализа – при более мелких частицах.
Принята следующая условная классификация дисперсных систем в зависимости от размера частиц (в мкм):
Крупноизмельченные……. 10000—1000
Среднеизмельченные…….. 1000—100
Мелкоизмельченные……... 100—10
Тонкоизмельченные…........ 10—0,1
Коллоидные……………….. 0,1—0,001
Вязкость жидкой фазы. С увеличением вязкости производительность центрифуг уменьшается. В некоторых случаях для уменьшения вязкости жидкой фазы прибегают к нагреву суспензии. Полезен и нагрев эмульсий, который не только уменьшает вязкость, но и снижает стойкость эмульсии, увеличивая производительность центрифуги.
Эффективная плотность твердой фазы. Чем больше разность между плотностями твердой и жидкой фазы (эффективная плотность), тем выше производительность отстойной центрифуги. При сепарировании эмульсий производительность центрифуги также увеличивается с увеличением разности плотностей компонентов эмульсии. При центробежном фильтровании эффективная плотность твердой фазы практического значения не имеет.
Концентрация суспензии. Под концентрацией суспензии понимают отношение количества нерастворенной твердой фазы, содержащейся в суспензии, к общему количеству суспензии. Концентрация суспензии может быть выражена в массовых (весовых) или объемных процентах.
Концентрация суспензии обязательно должна учитываться при выборе центрифуги и режима ее работы. Так, при концентрации не более 1 объемн.% целесообразно применять для осветления суспензий трубчатые центрифуги с малым объемом грязевого пространства. Центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка, наоборот, не могут быть использованы при малой концентрации твердой фазы в суспензии.
Фактор разделения
Фактор разделения является одним из основных показателей, характеризующих работу центрифуг. Им определяется, во сколько раз ускорение центробежного поля, развиваемого в центрифуге, больше ускорения силы тяжести.
Фактор разделения — безразмерная величина; его находят из уравнения
Где
– угловая скорость барабана, с-1;
n
– число оборотов барабана в минуту; R
– внутренний радиус барабана, м; g
– ускорение свободного падения, м/с2.
Отсюда следует, что с увеличением угловой скорости или радиуса барабана фактор разделения растет. Максимальное значение его практически достигается увеличением угловой скорости (при вынужденном уменьшении радиуса ротора).
Естественно, что значения R и ω зависят от конструктивных особенностей центрифуги.