Файл: Rozdilennya.pdf

NТ -потужність,щонеобхіднадляподоланнятертявпідшипниках,кВт:

NП - потужність, яка витрачається для здолання тертя барабана об повітря,кВт:

де mБ,mС -відповідно маса барабаната суспензії,кг; m=mЦ+mС -маса обертаюих частинцентрифуги(mЦ)тасуспензії(mС),кг;tРОЗ -тривалість розгону центрифуги, с; АБ, АС - робота, що витрачається на надання кінетичної енергії відповідно барабану та суспензії, Дж; f - коефіцієнт тертя,який можнаприйнятиf=0,3; -кутовашвидкістьвалубарабана аборотора, рад/с; n- кількість обертів барабана,об/хв.

Уробочий періодвитратиенергіїзначноменші: NP = 0,25NC + NП +2/3NT

При звичайному центрифугуванні нев’язких рідин можливе виникнення турбулентного режиму потоку, що зменшує ефективність роботицентрифуги.Крімтого,длявиділеннявисокодисперснихдомішок зрідиннеобхіднозастосовуватироторзначноїдовжини,щочастоважко здійснитиконструктивно.Такінедолікиможнаусунутишляхомрозділення неоднорідноїсистеминатонкішаризавдякивикористаннюспеціальних вставок, які дозволяють значно зменшити гідравлічний радіус потоку та забезпечити ламінарний режим течії рідини. Також при такому розділенні потоку зменшується величина шляху осадження частин дисперсноїфазитаприскорюєтьсяпроцесцентрифугування.Подібний процесназиваєтьсятонкошаровимцентрифугуваннямтареалізується у тарілчастих центрифугах. За допомогою даних апаратів можна досягнути повного розділення дисперсних систем, коли останні є кінематично нестійкими в умовах створеного відцентрового поля.

ЧислоРейнольдса потокуу міжтарілковомупросторі складає:

де DЕКВ - еквівалентний діаметр, м; Р - густина рідини, кг/м3; - в’язкість рідини, Па*с; е - середня швидкість руху рідини у міжтарілковому просторі:

q

e 2 rh ,

h - відстань між тарілками, м; q - витрати рідини у міжтарілковій

11

щілині, м3/с; r - радіус тарілки, м; DЕКВ=4rГ=2h, rГ - гідравлічний радіус, м.

8.2.2. Класифікація та критерії оцінки обладнання для реалізації процесу центрифугування.

Найбільшхарактернимиознакамицентрифугияктехнологічного апаратує:величинанапруженостідинамічногополя,роздільназдатність, продуктивність, ефективність обробки продукції, технологічне призначення, періодичність процесу обробки, спосіб вивантаження залишкузротора,конструктивні особливості (розташуванняу просторі осі обертанняротора,будоваротора,будоватарозташуванняопорних вузлів приводного валу).

Величину напруженості динамічного поля, що створює центрифуга, можнаоцінитифакторомрозділу,щовизначаєтьсяяк:

a 2r Fr g g

де - кутова швидкість обертання ротора, рад/с; r - радіус ротора центрифуги, м; а-прискореннясилового поля,м/с2.

Крім фактору розділу Fr для оцінки роздільної здатності осаджувальних центрифуг використовуються також еквівалентна поверхня осадження апарату Se=SFr та число освітлення B=П/S , де S -циліндричнаповерхняосадження,аП- продуктивність центрифуги в м3/с.

Дляхарактеристикифільтруючихцентрифугеквівалентнаповерхня осадження називається індексом продуктивності.

Ефективність використання центрифуг можна оцінити за допомогоюдвох параметрів:

 коефіцієнтавикористанняпродуктивності:

деП,ПТ -відповіднодійснататеоретичнапродуктивністьмашини,м3/с;ОС - швидкість осадження частинок, м/с.

Sо -загальна площа осадження.  коефіцієнтаефективності:

Fr

де Reчисло Рейнольдса.

12

Факторрозділудляпроцесуцентрифугуванняможнаотожнити зчисломФруда(відношенняквадратухарактерноїшвидкостідодобутку характерної для даних умов довжини на прискорення сили ваги). В залежності від величиниданогопараметруцентрифугиможнаумовно розділити на два класи: центрифуги звичайні, для яких Fr 3500; центрифугишвидкісні абонадцентрифуги,дляякихFr 3500.Звичайні центрифугивикористовуютьсяпереважнодляобробкисуспензійрізної концентрації, що містять крупно-, середнєта дрібнозернисту тверду фазу; а також для відтискування поодиноких матеріалів. Ротори таких апаратів мають відносно великі розміри та часто виконуються фільтруючими.Надцентрифугивикористовуються,головнимчином,для обробки тонких та колоїдних суспензій малої концентрації, емульсій. Ротори цих машин завжди суцільні та мають невеликі розміри. За технологічним призначенням центрифуги можна класифікувати на осаджувальні, фільтруючі, освітляючі та концентруючі. Фільтруючі центрифуги використовуються для розділу суспензій, що мають дисперсну фазу кристалічної та зернистої структури, а також для обезводжуваннятвердих,нетекучихматеріалів,порияких повністюабо частково заповнені рідиною. За допомогою даних апаратів можливо досягнути найменшого вмісту рідкої фази та здійснити промивання залишку. Осаджувальні та освітляючі центрифуги застосовують для розділу суспензій, що погано фільтруються;для освітленнясуспензій малоїконцентрації; атакождля класифікації суспензійза крупністюта об”ємною вагою твердої фази. Роздільні та концентруючі центрифуги знаходять використання відповідно для розділу емульсій та концентрування суспензій та емульсій.

За способом вивантаження залишку можна відзначити центрифугизручним,шнековим,інерційним,скребковим,гравітаційним, гідравлічнимтавібраційнимрозвантаженням.Уцентрифугахзшнековим розвантаженнямвикористовуєтьсяпринципдиференціальногообертання двох концентричних роторів: у зовнішньому відбувається центрифугування, а внутрішній служить для транспортування залишку(рис.8.5).Осаджувальні центрифугиданого виконаннямають роториконічної тациліндричної формитазабезпечуютьрух суспензії від вузької до широкої частини апарату, а залишок - у протилежному. Подібні машинизастосовуються, здебільшого,для розділу суспензій, щомаютьдрібнозернистутвердуфазу,атакожвякостікласифікаторів. Фільтруючі центрифуги з шнековим вивантаженням залишку відрізняютьсяменшимиенерговитратамипорівнянозосаджувальними машинамиданоготипу.

13

Суспензії

б)

Суспензія

а)

Рис. 8.5. Конструктивна та технологічна схеми горизонтальної осаджувальної шнекової центрифуги безперервної дії.

а-принципова схема машини:

1- глухий конічний ролбочий барабан; 2 - розвантажувальні вікна; 3 - редуктор; 4 - живильні вікна; 5 - зливні вікна; 6 - шків;

7 - воронка; 8 - живильна труба; 9 - шнек; 10 - шнековий барабан. б - схема процесу розділення.

Видаленнязалишкувцентрифугахзінерційнимвивантаженням здійснюєтьсянаходупід дієювідцентровогополятавнаслідоквібрацій ротора. В основу конструкції машини даного типу закладена ідея

14

Т.ПіонтковськоготаІ.Щетіовського,згідноякоїкутнахилустінокконічного ротора (барабана) перевищує кут тертя залишку по стінкам, що зумовлюєрух залишкупід дієюдотичної складової відцентровоїсили. Подібне конструктивне виконання характерне для саморозвантажувальних центрифуг, тобто апаратів з гравітаційним вивантаженнямзалишку.

Вцентрифугах з пульсуючим поршнем залишок вилучається окремимипорціями внаслідокзворотно-поступального рухудиска або поршня. Існують також інші центрифуги що мають спеціальний механічний пристрій для вивантаження залишку - лопатевий або ножовидний.

Гідравлічне вивантаження залишку використовується при необхідності згущеннятвердоїфазисуспензії.Підчасцентрифугування згущена тверда фаза безперервно відводиться через сопла, які розташовуютьсяпопериферіїротораапарату.

Взалежності від особливостей монтажу конструктивних елементіввідзначають центрифуги зопорним (8.7,а,б)та підвішеним (рис.8.7, в,г) барабаном.

Серед роздільних машин відцентрової дії в залежності від різновидупродукції,щовних обробляється,можнавідзначитизвичайні центрифуги,надцентрифуги,циклони,вібросепараторитощо.Зарежимом роботиможнавиділитицентрифугиперіодичної(рис.8.8)табезперервної дії(рис.8.9)

8.2.3.Особливості розрахункуосновних параметрів центрифуг.

Дляцентрифугиперіодичноїдіїпродуктивністьстановить:

де tЖ - тривалість живлення центрифуги, с; tП - тривалість пресування абовідтискування залишку,с; tВ -тривалістьвивантаження апарату,с; ПС - середня продуктивність центрифуги, м3/с; ПV - об”ємна продуктивністьцентрифуги,м3/с:

де d-діаметр частиноктвердої фази, м;L -довжина осадження,м; -

15