Файл: oladnanny_dly_rozdilenny_produktiv.doc

Варто зауважити, що сучасні приводи та схеми автоматичного керування процесом дозволяють змінювати тривалість окремих операцій в широкому діапазоні, добиваючись їх раціональної тривалості.

При оптимальному режимі фільтрації відцентровий тиск можна розрахувати за формулою:

(5.5)

де ρ – густина рідкої фази суспензії, кг/м³;

ω – кутова швидкість обертання барабана, рад/с;

D_в – внутрішній діаметр барабана;

V_p – робочий об’єм барабана, м³;

φ – коефіцієнт заповнення;

F_ф – площа фільтруючої перегородки, м².

Тоді продуктивність центрифуги по фільтрату в м³/с:

(5.6)

де – питомий об’ємний опір осаду, 1 м²;

–опір фільтруючої перегородки, 1/м ;

–динамічна в’язкість фільтрату, Па·с;

Кількість суспензії, що надходить в центрифугу для малостискуваних осадів, буде:

V_с = V_ф(1–х₁). (5.7)

Середня продуктивність центрифуги за 1 цикл по суспензії:

. (5.8)

Розрахунок фільтруючої центрифуги безперервної дії на задану продуктивність по суспензії зводиться до визначення потрібної поверхні фільтрування за даними лабораторних досліджень, які виконуються на модельних центрифугах з розділенням певних продуктів.

При використанні центрифуг в різних виробництвах на проміжних чи кінцевих стадіях технологічного процесу виготовлення продукту продуктивність центрифуг визначають: а) по кількості переробленої первинної сировини; б) по кількості суспензії; в) по кількості осаду.

Наприклад, в бурякоцукровій промисловості для розділення цукрових утфелів 1, 2 та 3 продуктів – (суспензій кристали цукру – меляса) широко застосовують фільтруючі підвісні центрифуги періодичної дії з плоским дном та ножовим вивантаженням осаду типу ФПН–1251–Л1, а також аналогічні центрифуги зарубіжних фірм – Зангерхаузен, Букау–Вольф (Германія), АРО–1250 (Чехія) та ін. Продуктивність таких центрифуг визначають і за кількістю перероблених буряків, і за кількістю проміжних продуктів – утфелів, і за кількістю одержуваного осаду – жовтого чи білого цукру.

---

Погодинна продуктивність такої центрифуги:

кг/год, (5.9)

де g – маса одноразово завантаженого утфелю в центрифугу, кг;

τ – тривалість повного циклу, хв.;

кг, (5.10)

де D_в – внутрішній діаметр ротора, м (рис. 5.3);

d – діаметр верхнього борта ротора, м;

Н – висота ротора, м;

φ – коефіцієнт використання об’єму ротора, φ = 0,95;

ρ – об’ємна маса утфелю, кг/м³, ρ = 1450–1505 кг/м³.

Добову продуктивність таких центрифуг за кількістю перероблених буряків визначають за формулою:

т/добу, (5.11)

де ε – експлуатаційний коефіцієнт, ε = T/24;

n – кількість працюючих центрифуг;

Т – кількість годин роботи центрифуги за добу;

Р – кількість утфелю даної кристалізації до маси перероблюваних буряків;

τ – тривалість одного циклу роботи центрифуги, хв.

Орієнтовно Р і τ можна вибирати з табл.5.1.

Таблиця 5.1.

Продукт (суспензія)	р, %	τ, хв	ρ, кг/м3
Утфель І пр	31...33	3,5...4	1497
"–" II пр	15...20	8	1501
"–" III пр	8...10	16	1505

Рівняння (5.11) застосовують при перевірочних і проектних розрахунках. В першому випадку розміри ротора відомі, в другому – по заданій продуктивності підбирають його раціональні розміри.

Рівняння (5.11) в спрощеному вигляді записують так:

(5.12)

Центрифуги виготовляються поштучно і блоками (по 4–5 шт.). Крок розміщення в блоках у переважної більшості центрифуг вітчизняного і зарубіжного виробництва становить 1750 мм. У зв’язку з цим діаметри роторів не перевищують 1250 мм. Підвищеної місткості роторів великих тоннажних центрифуг при максимальному діаметрі 1250 м досягають за рахунок збільшення їх висоти. Вибираючи раціональні розміри роторів слід враховувати, що їх висоти, як правило, дорівнюють 0,4...0,6 їх діаметра, ширина бортового кільця – 0,15...0,17 діаметра ротора. Діаметр отвору в кришці кожуха на 20–50 мм менший діаметра бортового кільця.

---

В технічних характеристиках центрифуг типу ФПН–1254Л вказуються внутрішні розміри діаметра та висоти ротора, його робоча місткість та частоти обертання при виконанні різних операцій згідно з циклограмою роботи.

При визначенні продуктивності центрифуг з циліндрично–конічним ротором додатково враховують об’єм конічної частини. Орієнтовні значення величин Р, х і р, які входять в наведені рівняння, при виконанні розрахунків стосовно центрифуг цукрової промисловості слід вибирати з табл.1.

Кількість центрифуг, необхідних для забезпечення заданої добової переробки буряків цукровим заводом:

на групу із 5 і менше одиниць.

Для визначення розмірів деталей підвісної частини (вала, підшипників, муфт тощо) необхідно знати потужність на валі центрифуги. її максимальна величина:

кВт (5.13)

де – потужності, необхідні для розгону барабана і суспензії відповідно;

–потужності для подолання сил тертя в підшипниках і сил тертя барабана об повітря. У робочий період витрати енергії значно менші:

(5.14)

Потужність електродвигуна приймають із запасом 10...20 %. Кожна із складових рівнянь (5.13, 5.14) визначається обчисленням роботи, потрібної для виконання певної стадії процесу.

Робота, що витрачається на надання барабанові потрібної швидкості:

Дж (5.15)

де – маса обертових частин центрифуги, кг;

–внутрішній радіус барабана, м;

–кутова швидкість, рад/с.

Тоді потужність, потрібна для розгону барабана:

кВт (516)

де – тривалість розгону, с.

---

Робота, що затрачається на надання кінетичної енергії суспензії, яка надходить на розділ:

Дж, (5.17)

де – маса завантаженої в барабан суспензії, кг;

–внутрішній радіус кільця суспензії, м.

Потужність, потрібна для надання кінетичної енергії суспензії:

кВт, (5.18)

де – тривалість розгону, с;

–коефіцієнт, який враховує витрати енергії на перемішування (або переміщення) суспензії в барабані.

Для цукрових утфелів .

Потужність для подолання тертя в підшипниках:

кВт (5.19)

де – маса обертових частин центрифуги та завантаженої суспензії, кг;

–коефіцієнт тертя (приймають );

–колова швидкість на поверхні шийки вала центрифуги, м/с;

де – діаметр шийки вала;

–частота обертання вала, об/хв.

Потужність для подолання тертя барабана об повітря:

кВт, (5.20)

де – діаметр і висота барабана, м;

–частота його обертання, об/хв.

---

Приклад розрахунку

Приклад. Підібрати центрифугу та розрахувати її продуктивність при роботі в таких умовах: необхідна продуктивність по суспензії ; по сухому осаду ; масова концентрація твердої фази ; густина твердої фази ; густина рідкої фази ; вихідний продукт – тверда фаза має нерівномірні розміри пластинок (у межах – 15–100 мкм). Тверда фаза розчинна, малоабразивна. Середовище нейтральне. Температура суспензії не перевищує 45°С. Осад крихкий, потребує промивання, після якого його вологість не повинна перевищувати 12%. Суспензія нетоксична, вогка і вибухонебезпечна, тривалість роботи – цілодобово.

Розв’язання. Вибір центрифуги ведемо за каталогом з урахуванням властивостей суспензії і технологічних умов до кінцевого продукту. Додатково визначаємо об’ємну концентрацію твердої фази та потрібну об’ємну продуктивність центрифуги по суспензії.

Об’ємна концентрація суспензії дорівнює:

Густина суспензії:

Тоді об’ємна продуктивність по суспензії:

Вимоги якісного промивання осаду, його невисокої вологості і допустимість розчинення твердої фази вказують на необхідність і можливість застосування фільтруючих центрифуг загального призначення. Крихкість осаду і допустимість його подрібнення дозволяють застосовувати ножовий спосіб видалення.

Порівнюючи одержані відомості з даними, наведеними в каталозі таблиці фільтруючих центрифуг, вибираємо до установки центрифугу ФГН–125.

Невисока концентрація твердої фази та велика дисперсність осаду не дають можливості застосовувати фільтруючу центрифугу періодичної дії.

Центрифуга ФГН–125 має діаметр барабана ; довжина ; ємність ротора – , коефіцієнт заповнення ; площа поверхні фільтрування , частота обертання ротора ; фактор розділення .

---