5.4.1 Классификация отстойников
Аппараты, которые применяются для осаждения, называются отстойники. Различают отстойники: непрерывного действия – все процессы протекают непрерывно; полунепрерывного действия – подача разделяемой смеси и вывод очищенной сплошной фазы проводят непрерывно, удаление сгущенной дисперсной фазы – периодически; периодического действия – все процессы протекают периодически.
Для разделения суспензий применяются одноярусные отстойники непрерывного действия с гребковой мешалкой (рисунок 5.7).
Диаметр нормализованных аппаратов составляет от 1,8 до 30 м, в некоторых случаях может быть до 100 м.
Для увеличения эффективности разделения и экономии производственных площадей применяются многоярусные отстойники, представляющие собой несколько отстойников, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для гребковых мешалок.
Рисунок 5.7 – Одноярусный отстойник
непрерывного действия с гребковой мешалкой
Отстойник непрерывного действия с коническими полками изображен на рисунке 5.8. К достоинствам отстойников этого типа относятся отсутствие движущихся частей и простота обслуживания.
Для разделения эмульсий используется отстойник, схема которого представлена на рисунке 5.9. Главным условием эффективной работы этого аппарата являются ламинарные или близкие к нему движения жидкости в корпусе аппарата.
Общими достоинствами описанных аппаратов является простая конструкция (низкие капитальные затраты) и низкое гидравлическое сопротивление (низкие экономические затраты). Недостаток – низкая степень разделения.
5.4.2 Расчет отстойников
Отстойник непрерывного действия для разделения суспензий представляет собой полый резервуар цилиндрической или прямоугольной формы (рисунок 5.10).
Рисунок 5.10 – Схема
горизонтального
отстойника
непрерывного
действия
Рисунок 5.11 – К
выводу
производительности
отстойника
Необходимым условием является то, что время пребывания частиц (τ пр) в аппарате должно быть больше времени осаждения (τ ос).
τпр
= L/wж
;
τос
= Н/wосажд.
.
(5.25)
Определив объемный расход осветленной жидкости по уравнению расхода, получим
,
(5.26)
тогда
.
(5.27)
Из формулы (5.27) следует общий вывод: производительность отстойника не зависит от высоты аппарата, а определяется только скоростью и поверхностью осаждения (рисунок 5.11).
При выводе уравнения (5.27) не учитывался ряд обстоятельств, ухудшающих процесс отстаивания в реальных промышленных аппаратах, поэтому при инженерных расчетах рекомендуется увеличивать значения поверхности на 30…35 %.
Необходимо отметить, что при создании отстойной аппаратуры возможности для интенсификации процесса незначительны. Для того чтобы интенсифицировать процесс осаждения, необходимо:
а) увеличить диаметр частиц, для этого используют такие методы, как коагуляция, флокуляция;
б) подогреть суспензию, так как при повышении температуры наблюдается уменьшение плотности и вязкости сплошной среды;
в) заменить силовое поле на центробежное.
В гравитационных отстойниках на частицу действует сила тяжести:
.
(5.28)
Таким образом, центробежная сила больше силы тяжести в Кр раз, и эта величина называется фактором разделения или центробежным фактором. Фактор разделения является важной характеристикой при осаждении в центробежном поле, т.к. разделяющая способность аппаратов при прочих равных условиях зависит от его величины. Он показывает, во сколько раз скорость осаждения частиц твердой фазы в центробежном поле больше скорости подобного процесса в гравитационном поле.