double arrow

Осаждение под действием центробежной силы


Отстойники

Теоретические основы.

Перечень основных гидромеханических процессов

Жидкие неоднородные системы

Газовые неоднородные системы

1. Пыли – твёрдые частицы 5-50 - дисперсионная фаза и газ. Образуются, как правило, при дроблении, измельчении и транспортировке твёрдых материалов.

2. Дымы – твёрдые частицы 0,3 – 0,5 и газ. Образуются при сгорании топлива.

3. Туманы – газ + капли жидкости размером 0,3-3 мкм.

Суспензии – системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твёрдых частиц.

Грубые

Тонкие

Коллоидные (мути)

Эмульсии – системы из жидкости и распределённых в ней капель другой жидкости не растворяющейся в первой.

Пены – жидкость + пузырьки газа.


Осаждение частиц под действием различных сил:

- силы тяжести

Разделение - сил инерции

- центробежных сил

Фильтрование - разделение жидких или газовых неоднородных систем с помщью фильтрующих перегородок.

Перемешивание используется в химической, нефтехимической, промышленности металлургии, промышленности стройматериалов, энергетике и т.д.

Осаждение

Назначение – разделение газовых и жидких неоднородных систем с целью:

грубой очистки газов от пыли и золы, очистки сточных вод, сгущение суспензии, разделение эмульсий, разделение суспензии по фракциям.

Различают гравитационное и инерционное осаждения.

R

mg

При низких значениях Re < 2; S =24/Re , отсюда получаем закон Стокса

S – рассчитывается от режима осаждения.

Re – 2: ламинарный; Re – 2-500: переходный; Re – 500-2*105: турбулентный.

Применяется для расчёта осаждения частиц

Для разделение эмульсий используется Закон Адамара

.

Радиальный для суспензии Для эмульсии

лёгкая

осв Л.Ф.

эмульсия Т.Ф.

тяжёлая

шлам

Процесс разделения гетерогенных систем можно интенсифицировать по сравнению с обычным отстаиванием с помощью увеличения движущей силы процесса (в частности с использованием центробежной силы)

Примеры: циклоны, осадительные (отстойные) центрифуги. Сравним соотношение сил при отстаивании и центрифугировании

,

где m – масса, кг;

- окружная скорость, м/с;

R – траектории движения, м.

Фактор разделения:

,

где n – частота вращения, об/сек;

КР 100-500 – циклоны;

КР 3000 – центрифуги;

В центробежных аппаратах скорость осаждения частиц , так как Р изменяется по мере движения частиц к периферии аппарата.

Скорость осаждения представим как:

.

Время осаждения:

,

где R1, R2 – радиусы вращения потока в аппарате.

Учитывая закон Стокса для шарообразных частиц можно получить скорость осаждения:

Однако практически рассчитать осаждение нельзя, так как имеет место стеснённое осаждение.

Фильтрующие центрифуги

Вертикальная центрифуга периодического действия

Достоинства:

1. Простота; 2. Небольшие габариты; 3. Высокий коэффициент разделения и качество фильтрования.

Недостатки:

1. Периодичность; 2. Малая производительность; 3. Ручная выгрузка осадка.

суспензия

фугат

Фильтрующая центрифуга с пульсирующим поршнем

суспензия

поршень

фугат осадок

Достоинства:

1. Высокая производительность; 2. Механическое выгружение осадка;

Недостатки:

1. Низкое качество фильтрации; 2. Сложностьконструкции; 3. Низкая надёжность.

Действующие на частицу силы:

1) 4;

2) PЦ = mg;

3) сила сопротивления среды: .

4) .

РТ 0; движение частицы определяется соотношением РЦ , РС и РА.

n2

wOC

wa

если dr = const

1. Ламинарное осаждение (по закону Стокса)

РЦ = РС + РА

После интегрирования:

Время пребывания в аппарате:

Предельный диаметр частиц, могущих осаждаться в аппарате:

Центрифуги для разделения эмульсий

1. Тарельчатый сепаратор

эмульсия

лёгкая фаза

тяжёлая фаза

Достоинства:

1. Высокая производительность; 2. Высокое качество разделения;

Недостатки:

1. Сложность конструкции; 2.Ограниченная область применения.

2. Трубчатая центрифуга непрерывного действия

Привод

фугат

суспензия

.

Фильтрование

Применяют для тонкого разделения жидких газовых неоднородных систем с целью глубокой очистки газов и увеличения выхода продукта. При фильтровании твёрдые частицы либо задерживаются на фильтрованной перегородке, образуя осадок, или проникают в ФП, задерживаясь в порах

Движущая сила – перепад давления до и после фильтра - , которое создаётся либо с помощью компрессора (фильтрование под действием перепада давлений), либо с помощью центробежных сил (центробежное фильтрование).


Сейчас читают про: