ВОПРОС № 2 Осаждение под действием центробежной силы

Для интенсификации разделения пыл ей, суспензий и эмульсий процесс осаждения проводят под действием центробежной силы.

Поле центробежных сил создают при помощи двух технических приемов: поток жидкости или газа вращается в неподвижном аппарате; поток поступает во вращающийся аппарат и вращается вместе с ним. В первом случае процесс называется циклонным, а аппарат — циклоном, во втором — отстойным центрифугированием, а аппарат — отстойной центрифугой или сепаратором.

Во вращающемся потоке на взвешенную частицу действуй центробежная сила, под действием которой частица движется от центра к стенке аппарата со скоростью, равной скорости осажде­ния. Центробежная сила

(5)

 

Окружная скорость вращения w_r=ωr=2πnr/60, где ω – угловая скорость вращения, рад/с; n – частота вращения, мин^-1.

Сравним эффективность разделения под действием силы тяже­сти и центробежной силы. В гравитационных отстойниках на час­тицу действует сила тяжести

(6)

 

Из сопоставления уравнений (5) и (6) получим

 

(7)

 

Таким образом, центробежная сила больше силы тяжести в К_ц раз. Величина K_ц=w²_r/(gr) называется фактором разделе­ния, который является важной характеристикой центрифуги, оп­ределяющей ее разделяющую способность.

Скорость осаждения в поле центробежных сил рассчитывают по соотношениям, путем подстановки в них вместо критерия Аr модифицированного критерия Аr_м, равного К_цАr.

При ламинарном движении скорость центробежного осажде­ния частицы

(8)

 

 

Продолжительность осаждения τ найдём из выражения

(9)

 

Подставив v_ц из уравнения (8) в уравнение (9) и проведя интегрирование, получим выражение для определения продолжи­тельности осаждения частиц под действием центробежной силы при ламинарном движении

 

(10)

 

Процесс разделения суспензий в отстойных центрифугах скла­дывается из стадий осаждения твердых частиц на стенках барабана и уплотнения осадка.

Производительность осадительных центрифуг на практике ниже, чем полученная расчетным путем, так как, во-первых, про­изводительность центрифуг снижается из-за отставания частоты вращения частиц жидкости от частоты вращения ротора центри­фуги; во-вторых, из-за неравномерного течения жидкости вдоль ротора осадившиеся частицы смываются с его стенок; в-третьих, образующиеся вихревые потоки взмучивают частицы.

Коэффициент эффективности отстойных центрифуг учитывает снижение действительной производительности по сравнению с расчетной: η=Q_д /Q, где Q_д — действительная производитель­ность; Q_т — расчетная производительность.

Коэффициент эффективности для каждой конкретной конструкции центрифуг определяют опытным путем