РАЗДЕЛЕНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ.
Под центрифугированием понимают процесс разделения жидких дисперсных систем, в частности суспензий, в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок. Общие закономерности центрифугирования схожи с закономерностями отстаивания. Центрифугирование проводят в машинах, называемых центрифугами.
Центрифуга в простейшем виде представляет собой вертикальный цилиндрический ротор со сплошными или перфорированными боковыми стенками. Ротор укрепляется на вертикальном валу, который приводится во вращение электродвигателем, и помещается в соосный цилиндрический неподвижный кожух, закрываемый съемной крышкой. На внутренней поверхности ротора с перфорированными стенками находится фильтровальная ткань или тонкая металлическая сетка. Под действием центробежных сил суспензия разделяется на осадок и жидкую фазу - фугат. Осадок остается в роторе, а жидкая фаза удаляется из него.
Центрифуги с перфорированным ротором называются фильтрующими. Разделение суспензии в таких центрифугах осуществляется по принципу фильтрования. Центрифуги со сплошным ротором называют отстойными. В центрифугах этого типа осаждение суспензии происходит по принципу отстаивания с той разницей, что действие силы тяжести заменяется на действие центробежной силы.
Величина центробежной силы выражается равенством
где m – масса вращающегося тела;
|
|
|
v – окружная скорость вращения (м/с);
r – радиус вращения.
Окружная скорость вращения определяется равенством
v = 2πnr, где n – число оборотов (с–1).
Подставив v = 2πnr, в уравнение получим
Отсюда видно, что число оборотов центрифуги в значительно большей степени влияет на значение центробежной силы, чем увеличение диаметра ротора центрифуги.
Фактор разделения
Разделяющая способность отстойных центрифуг характеризуется индексом производительности Σ, равным произведению площади цилиндрической поверхности осаждения S на фактор разделения Кр: Σ = SКp.
Индекс производительности имеет размерность площади и может рассматриваться как площадь отстойника, эквивалентного по производительности для данной суспензии.
Процессы в отстойных центрифугах
В общем случае разделение суспензий в отстойных центрифугах складывается из двух стадий:
1) осаждение твердых частиц на стенках ротора, протекающее по законам гидродинамики;
2) уплотнение образовавшегося осадка, протекающее по законам динамики грунтов.
При малой концентрации твердых частиц в исходной суспензии (до 4 %) наблюдается свободное осаждение без образования четкой поверхности раздела между чистой жидкостью и суспензией. При больших концентрациях происходит стесненное осаждение твердых частиц. При этом образуется четкая граница раздела вследствие выравнивания скоростей осаждения крупных и мелких частиц.
|
|
|
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 445; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!