Конструкции осадительных центрифуг.
Центрифуги классифицируются по нескольким признакам:
1) по фактору разделения:
а) нормальные центрифуги
б) сверх центрифуги
2) по назначению:
а) осадительные
б) фильтрующих
3) по организации процесса во времени:
а) непрерывного действия
б) периодического действия
4) по расположению вала в пространстве:
а) вертикальные
б) наклонные
в) горизонтальные
5) вертикальные центрифуги по способу крепления вала:
а) подвижные
б) с нижней опорой вала
6)по способу выгрузки осадка из корпуса:
а)вручную с помощью гравитационной или центробежной силы, шнека, поршня, ножа, скребков, вибрации.
Рассмотрим вертикальную периодическую ОЦ:
1. цилиндро- конический корпус;
2. ротор, т.е. барабан со сплошной боковой стенкой;
3. вал (с нижней опорой);
4. верхний борт барабана;
5. труба для суспензий.
Суспензия поступает в барабан по трубе 5 и начинает вращаться. Суспензия поступает в барабан по трубе 5 и начинает вращаться. Центробежной силой твердые частицы отбрасываются периферией и образуют кольцевой слой осадок. Осветвленная жидкость (фугат), вращаясь, перемещается вверх переливается через верхний борт ротора и выводится из корпуса через нижний штуцер. Толщина слоя осадка определяется шириной борта 4. По достижении определённой толщины слоя осадка подачу суспензии прекращают, затем осадок уплотняется. Далее центрифуги останавливают и выгружают осадок. Полный рабочий цикл периодической ОЦ состоит из 5 стадий:
i=iрб+iц+iуо+iтб+iво
iрб и iтб - разгон и торможение;
ц- центрифугирование барабана;
уо и во - уплотнение и выгрузка осадка.
Минусы периодической ОЦ: наличие ручного труда, недостаточная производительность (из -за периодичности).
Рассмотрим непрерывную осадительную горизонтальную, шнековую центрифуги (НОГШ):
1. корпус (цилиндрический);
2. барабан (ротор);
3. шнек (полый);
4,5,6 - окошки (отверстия);
7- кольцевая раздельная перегородка;
8. труба для суспензий.
Шнек вращается в том же направлении, что и барабан, но чуть медленнее. Суспензия поступает в шнек по трубе 8 и начинает вращаться. Центробежной силой она выбрасывается через окошки 4 во внутрь ротора. Под действием центробежной силы на конце барабана образуется слой осадка. Осадок шнеком передвигается справа налево и выдавливается через отверстие 5 в левом конце ротора, затем осадок выгружается через нижний штуцер. Под действием ЦБ силы фуг перемещается в барабане слева направо выбрасывается через окошки 6 и сливается через нижний штуцер.
Плюсы НОГШ: непрерывность, большая производительность.
Минусы НОГШ: сложность, дороговизна, высокие энергозатраты, недостаточное обезвоживание осадка, его механическое повреждение (особенно волокнистых материалов).
Циклоны
Жидкие суспензии разделяют в гидроциклонах, а газовая суспензия (газовзвеси) в аэроциклонах. Рассмотрим гидроциклон:
1. цилиндро – конический корпус;
2. центральная труба;
Суспензия с большей скоростью тангенциально (по касательной к поверхности корпуса) подается в апппарат и начинает вращаться центробежной силой. Крупные твердые частицы отбрасываются к периферии и образуют осадок, выгружаемый через нижний штуцер. Фугат с некоторым количеством мелких твердых частиц выводится из корпуса через верхний штуцер.
Плюсы: простота устройства и обслуживание, дешевизна, компактность, большая производительность.
Минусы: недостаточно эффективное разделение суспензии и быстрый износ частиц.
Рассмотрим батарейный аэроциклон (мультициклон) для разделения газовзвесей. Эффективность разделения в аэроциклоне пропорциональна фактору разделения Кц : Wr2/gr
Для повышения эффективности разделения можно увеличить окружную скорость Wr,но при этом растет гидравлическое сопротивление аппарата. Кц можно увеличить снижением r, однако, при этом понижается производительность циклона. Тем не менее уменьшают r, но вместо моноциклона применяют мультициклон. В нем вертикально устанавливают параллельно оси аппарата– целый ряд циклонных элементов (до 200).
1. цилиндро-конический корпус;
2. циклонный элемент;
3,4 трубные решетки;
5. неподвижные винтовые лопасти;
6. выхлопная труба.
Разделение газовзвесей происходит в циклонных элементах. Они имеют закручиватель потока (кольцевое пространство между двумя соосными трубами), в котором установлены винтовые лопасти. При прохождении через это пространство поток газа закручивается.
Плюсы мультициклона: простота, дешевизна, компактность, высокая степень разделения.
Минусы: быстрый износ частей. повышенное гидравлическое сопротивление, невозможность применения для влажных и слипающихся частиц (вероятность забивки циклонных элементов).