| 4.7. Центрифугирование. Классификация и система обозначения центрифуг
Центрифугирование - это процесс механического разделения жидких неоднородных систем в поле центробежных сил, возникающих при сообщении замкнутому объему жидкости вращательного движения. Движущей силой процесса является разность центробежных сил, действующих на частицы твердой фазы, и на окружающую их жидкость:  , где  - угловая скорость вращения частицы (рад/с),  - радиус вращения,  - масса частицы и вытесняемой ею жидкости. Центрифуги применяют для разделения суспензий в промышленности не менее широко, чем фильтры. 
В практике центрифугирования используются два основных способа разделения суспензий: центробежное фильтрование и центробежное осаждение, см. рис. 4.11. Соответственно по физической сущности реализуемого процесса центрифуги подразделяют на фильтрующие и осадительные (отстойные).
Рабочим органом центрифуги является ротор (барабан), закрепленный на вращающемся валу, во внутреннюю полость которого подается суспензия. Ротор состоит из кольцевой крышки, цилиндрической или конической обечайки, плоского или выпуклого днища. По расположению его вала центрифуги делятся на вертикальные и горизонтальные.
Обечайки роторов осадительных центрифуг сплошные, а фильтрующих - перфорированные (могут быть покрыты фильтровальной тканью или сеткой). Под действием центробежных сил частицы твердой фазы скапливаются у стенки обечайки ротора, а жидкость либо располагается ближе к его оси, либо продавливается через слой осадка, фильтрующую перегородку и отверстия в обечайке.
Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических и аморфных продуктов, осадки которых требуют тщательной промывки и осушки. Влажность выгружаемого осадка может достигать 1-2%. Рабочий цикл фильтрующих центрифуг включает операции загрузки суспензии, фильтрования, промывки, осушки и выгрузки осадка. В осадительных центрифугах фильтрование заменяется осаждением, промывка осадка отсутствует, но появляется операция удаления жидкости, собравшейся над осадком. Они предназначены для разделения эмульсий и плохо фильтрующихся суспензий, а также разделения суспензий по крупности частиц твердой фазы, т.е. выделения из них частиц размером больше заданного  . Над сформированным в осадительных центрифугах осадком обычно остается тонкий слой свободной жидкости, поэтому осадок имеет высокую влажность.
По режиму работы выделяют центрифуги периодического и непрерывного действия. Для первых характерно последовательное осуществление операций рабочего цикла во всем объеме ротора, для вторых - одновременное выполнение операций на разных участках ротора при перемещении осадка вдоль его образующей. Центрифуги классифицируют также по способу выгрузки осадка. Для машин периодического действия характерны выгрузка вручную, гравитационная, с помощью ножа; непрерывного действия - пульсирующая, шнековая, вибрационная.
Базовые модели центрифуг обозначают тремя буквами, которые характеризуют:
1) принцип разделения (Ф - фильтрующие, О - осадительные);
2) расположение и вид крепления ротора (Г - горизонтальные, В - вертикальные, П - с подвесным ротором, М - маятниковые);
3) способ выгрузки осадка (Б - вручную через борт, Д - вручную через днище, С - гравитационная саморазгрузка, Н - ножом, П - пульсирующая, Ш - шнековая, В - вибрационная).
Например, ОГШ - осадительная, с горизонтальным ротором и шнековой выгрузкой осадка, ФВВ - фильтрующая, с вертикальным ротором и вибрационной выгрузкой.
Подавляющее большинство выпускаемых центрифуг - фильтрующие, т.к. в них обычно обеспечивается более четкое разделение (меньший унос твердой фазы с фугатом) и получается менее влажный осадок. Факторы, определяющие выбор типа центрифуги для разделения конкретной суспензии:
- концентрация твердой фазы;
- степень ее дисперсности (разброс размеров твердых частиц);
- необходимая влажность осадка;
- степень абразивности осадка;
- возможность измельчения продукта при выгрузке;
- степень сжимаемости осадка;
- коэффициент трения осадка о стенки ротора;
- коррозионные свойства суспензии, ее токсичность, огне- и взрывоопасность.
Эффективность центрифуг оценивают по величине фактора разделения  , где  - наибольший внутренний радиус ротора,  - ускорение свободного падения. Значение  характеризует превышение максимального центробежного ускорения твердых частиц в центрифуге над ускорением свободного падения, т.е. центробежное осаждение сопоставляют с гравитационным, а центробежное фильтрование - с фильтрованием под гидростатическим давлением. По величине фактора разделения промышленные центрифуги делятся на нормальные ( < 3500) и скоростные или сверхцентрифуги ( > 3500). Для сравнения центрифуг по разделяющей способности иногда используют произведение фактора разделения на площадь рабочей поверхности ротора  , называемое индексом производительности центрифуги  .
Преимущества центрифуг перед фильтрами: более высокая интенсивность процесса за счет большей движущей силы, отсутствие вспомогательного оборудования (компрессор, вакуум-насос), более широкие возможности механизации и автоматизации процесса. Недостатки: сложность конструкции, высокие требования к точности изготовления узлов, повышенный расход энергии на привод, малая рабочая поверхность, высокая стоимость.
|
Центрифугирование. общ сведения.движущая сила
2015-06-04
3650Поделись с друзьями:
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
|
|
Сейчас читают про:
6842
6787