Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
ъ/~ ц2
(2.147)
рДре
_3/ jl2 и = 39,0 у
М
2.Ц
:39,0 Y~{
(2.148)
(2.149)
(2.150)
рДршаг
Сопоставление уравнений (2.147) и (2.148) с соответствующими уравнениями (2.149) и (2.150) показывают, что предельные диаметры частиц при центробежном осаждении в fFr' раз S-меныие, чем при гравитационном. Это значит, что частица, осаждающаяся по турбулентному закону в отстойной центрифуге с числом Fr'^2000 в, гравитационном поле будет оседать в ла-'минарном режиме.
В промышленной практике на центрифугах обычно разделяют полидисперсные и концентрированные суспензии. При этом
89
наблюдается стесненное осаждение. Скорость такого осаждения должна быть в «2-10~1>82(1-,) раз меньше скорости свободного осаждения 1[72]. Однако при увеличении содержания твердой фазы возрастает вероятность столкновения и коагуляции частиц. Более крупные частицы оседают с большей скоростью и захватывают на своем пути мелкие частицы. Таким образом, при центробежном осаждении концентрированной полидисперс-ной суспензии имеют место два процесса: торможение вследствие стесненного осаждения и ускорение, причиной которого является ортокинетическая коагуляция. По наблюдениям Д. Е. Шкоропада [13] последний процесс оказывает большее влияние, так как при разделении более концентрированных- суспензий достигаются лучшие результаты.
Ввиду того, что теория процесса разделения полидисперс-ных концентрированных суспензий еще недостаточно разработана, для решения практических вопросов следует прибегать к эксперименту.
2.5. УДАЛЕНИЕ ОСАДКА С ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ПЕРЕГОРОДКИ И ИЗ ФИЛЬТРА
Удаление осадка с перегородки и из фильтра относится к вспомогательным операциям, но играет решающую роль при определении возможности использования механизированного фильтра-или центрифуги. Происходящие при этом на микроуровне процессы взаимодействия мельчайших частиц с жидкостью и между собой довольно сложны и недостаточно изучены. Однако производственника обычно интересует конечный результат процессов, например лрилипает ли осадок к диафрагме ФПАКМа^
Удаляемый осадок взаимодействует с различными поверхностями (фильтрующей перегородкой, ножом, корпусом фильтра, диафрагмой, роликом и т. п.); он перемещается, .подвергается механическому воздействию, деформируется. Поэтому при разработке аппаратурного оформления изучают вопросы адгезии (прилипания осадка к указанным поверхностям) и реологичес-‘кие (структурно-механические свойства осадка: вязкость, пластичность, упругость, прочность).
Адгезия осадков вызывается действием различных по своей природе Сил: молекулярных, кулоновских, электрокинетических и капиллярных [74, 75, 76].
Присутствие влаги между твердой поверхностью и осадком препятствует их сближению, что значительно уменьшает проявление молекулярных и электрических сил. Поэтому можно полагать, что основная роль в ра!звитии прилипания осадков к фильтрующим поверхностям и Диафрагмам принадлежит капиллярным силам. Крупнокристаллические осадки с большими капиллярами, из которых в большей части'удалена жидкость при продувке осадка, легко удаляются с фильтрующих перегородок, из фильтров и центрифуг.' Высокодисперсные осадки с
90
елкимй й, большей частью, влагонасыщенными капиллярами рилипают к фильтровальной ткани, диафрагмам и другим делим фильтра.
Чтобы оторвать осадок от перегородки и преодолеть оилу ад-езии, нужно приложить к нему соответствующую силу отрыва отр. Если сила F0Tp направлена перпендикулярно к ткани (ди-рагме), то она идет на преодоление только силы адгезии ад, (силы статического прилипания) [74]. Тангенциально приложенная внешняя сила тратится на преодоление сил трения стр. В этом случае сила отрыва может быть выражена через ормально направленную к перегородке силу Ри, с которой адок прижат к перегородке и коэффициент трения f
Forp = fFa (2.151)
f Измерения сил отрыва осадков высокодисперсных красителей т различных фильтровальных тканей показали, что при одинаковой структуре тканей максимальная сила отрыва необходи-а для хлопчатобумажных тканей, более низкая величина отр — Для лавсановых, а самая низкая — для капроновых и олипропиленовых тканей. Для ворсистых тканей из штапель-ых нитей силы отрыва выше, чем для тканей из моноволокна ли из комплексных нитей.
В результате исследований, проведенных на осадках органических красителей и пигментов [70], оказалось, что сила от-ыва и от фильтровальных тканей и от диафрагм несколько величивается при увеличении давления отжима осадка (до ,5—0,8 МПа). При дальнейшем увеличении давления она остается постоянной. При увеличении длительности отжима осадка 50т 2 до 15 мин. Fotp от хлопчатобумажных тканей увеличивается в 2—3 раза, несмотря на снижение влагосодержания осадка, при отрыве от тканей из синтетического волокна практически е зависит от продолжительности обезвоживания. По-видимому, акое различие связано с высокой гидрофильностью и ворси-тостью хлопчатобумажных тканей, в структуру которых постепенно впрессовываются частицы осадка, создавая единую труктуру ткани с граничным слоем осадка. Часто отрыв от лопчатобумажных тканей носит когезионный характер (гра-*ичный слой остается на ткани).
