Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
' — барабан; 2 — з'єднувальна трубка, 3 — розподільний пристрій; 4 — місткість для суспензії, S — мішалка, 6, S — порожнини розподільного пристрою; 7 — розбризкуючий пристрій, 9 — стрічка, 10 — направляючий ролик, //, 1$ — порожнини розподільного пристрою, 12 — ніж для зрізування осаду
суспензія розділяється на осад і рідку фазу, яка називається центри-фугатом. Осад залишається в роторі, а рідка фаза видаляється з нього.
У фільтруючих центрифугах з пористими стінками процес розділення суспензій відбувається за принципом фільтрування, причому замість різниці тисків використовуються еідцентрові сили. У відстійних центрифугах з суцільними стінками розділення емульсій і суспензій відбувається за принципом відстоювання, причому дія сили тяжіння замінюється відцентровими силами.
^Центрифуга — це вертикальний циліндричний ротор (барабан) з суцільнТТмиабо- пористими боковими стінками. Ротор закріплюється на вертикальному валу, який приводиться в обертовий рух електродвигуном і вміщується у співвісний циліндричний нерухомий кожух. На внутрішній поверхні ротора з перфорованими стінками знаходиться фільтрувальна тканина або тонка металічна сітка.
У фільтруючій центрифузі суспензія відкидається до стінок ротора і фази розділяються; при цьому рідка фаза проходить через фільтрувальну тканину і пористу стінку в кожух, звідки виводиться, а тверда фаза у вигляді осаду затримується на внутрішній стороні перегородки, а потім видаляється з ротора.
У відстійній центрифузі суспензія або емульсія відкидається до стінки ротора відцентровою силою, при цьому тверда або рідка фаза з більшою густиною розміщується ближче до стінки ротора, а інша
фаза з меншою густиною розміщується ближче до його осі. Осад утворює шар біля стінок ротора, а центрифугат переливається через верхній край ротора. Таким чином, загальні закономірності центрифугування подібні до закономірностей відстоювання і фільтрування. Розділення емульсій у відстійних центрифугах називають сепарацією, а машини, в яких відбувається цей процес,— сепараторами. Прикладом такого процесу може бути відділення вершків від молока.
Відцентрова сила і фактор розділення. Створення центрифуг зумовлено необхідністю підвищити швидкість розділення неоднорідних систем у полі відцентрових сил порівняно зі швидкістю розділення цих систем у відстійниках і фільтрах. Тому доцільно зробити порівняння прискорень, що діють на тіло у відцентровому і гравітаційному полях, оскільки щодо тіла визначеної маси, то сили пропорційні прискоренням.
Відцентрова сила C (H) виражається рівнянням
с = ™-~. т
де т — маса тіла, що обертається, кг; G — вага тіла, Н; © — кутова швидкість обертання, м/с; г — радіус обертання, м.
Л = "6O- ' Г' (98)
де со' — кутова швидкість обертання, рад/с; п — число обертів за 1 хв.
G / 2лп \2
А ; (99)
(100)
Tg \ 60 Gm2
900
З рівняння (100) видно, що збільшення числа обертів ротора значно більше впливає на зростання відцентрової сили, ніж збільшення діаметра ротора центрифуги. Відношення відцентрового прискорення до прискорення сили тяжіння g називають фактором розділення
CU
Kp = — . (101)
Прийнявши величину G=IH, дістанемо:
/71а
Kp «Тог- (102)
Наприклад, для центрифуги з ротором діаметром 1000 mm (r = = 0,5 м), який обертається з швидкістю п 1200 об/хв, фактор розділення становитиме
. 0,5. 1200 *р - 900 ~ 80°-
Фактор розділення є важливою характеристикою центрифуг, тому що при всіх інших однакових умовах розділення в центрифузі зростає пропорційно величині Кр.
Будова центрифуг. За значенням фактора розділення центрифуги
Рис. 40. Підвісна центрифуга: Рис. 41. Рідинний сепаратор таріл-
1 — трубопровід для подачі сус- ЧИСТОГО типу,
пензії; 2 — ротор; З — вал; 4 — нерухомий кожух; 5 — штуцер для видалення рідини, 6— конусна кришка; 7 — з'єднувальні ребра.
можна поділити умовно на дві групи: нормальні центрифуги, в яких Kv менше ніж 3500, і надцентрифуги, в яких Kx, більше ніж 3500.
Істотною ознакою типу центрифуг є спосіб вивантаження осаду — за допомогок7~ножіТГГскребків;шнеків, поршнів, під дією сил тяжіння, відцентрових сил, вручну та ін. Центрифуги бувають вертикальними, горизонтальними і похилими. Вони поділяються на періодичні і безперервно діючі. Для тривалого центрифугування найбільш придатні триколонні центрифуги, які належать до нормальних відстійних або фільтруючих центрифуг періодичної дії з верхнім або нижнім розвантажуванням осаду вручну. Найбільш поширені підвісні центрифуги, які належать до нормальних відстійних або фільтруючих центрифуг періодичної дії з вертикальним ротором і розвантажуванням зверху вручну. Схему такої центрифуги подано на рис. 40. Сучасні підвісні центрифуги повністю автоматизовані і мають програмне управління. В підвісних саморозвантажувальних центрифугах нижня частина ротора має конусну форму з кутом нахилу, більшим за кут природного відкосу осаду. При такій будові ротора після зупинки центрифуги осад сповзає сам.
Горизонтальні центрифуги з ножем для видалення осаду є нормальними відстійними або фільтруючими центрифугами періодичної дії з автоматизованим управлінням. В горизонтальній фільтруючій центрифузі з ножем завантаження, фільтрування, промивання, механічна сушка осаду і його вивантаження здійснюються автоматично.
