ОСАЖДЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ (ОЦС)

ОЦС применяется для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Чтобн осуществить зтот процесе, к осаждаемым частицам необходимо приложить центробежные силы, что достигается введением разделяемого потока в поле действия центробежннх сил.

Для создания поля центробежных сил в технике используется два приема: 1) обеспечивают вращательное движение потока жидкости (газа) в неподвижном аппарате; 2) поток направляют во вращающийся аппарат, где перерабатываемые продукты вращаются вместе с аппаратом. В первом случае происходит циклонный процесс, а во втором – отстойное центрифугирование.

Физическая сущность ОЦС заключается в том, что во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, направляющая ее к периферии от центра по радиусу со скоростью, равной скорости осаждения ×w₀ (рис.4.7). Окружная скорость несущего частицу потока ×w_r. Частица движется а результирующей скоростью ×w_р по траектории abc и оседает на стенках аппарата.

Процесс осаждения протекает под действием центробежной силы

(4.3)

Если вспомнить, что сила тяжести без учета подъемных (архимедовых) сил составляет:

G_g = m×g (4.4)

Из сопоставления уравнений (3) и (4) следует:

(4.5)

т.е. центробежная сила больше силы тяжести в w²_r/g×r раз. В производственных процессах соотношение между w_r и r таково, что центробежная сила не меньше, чем на два порядка превышает силу тяжести.

Циклонный процесс используется преимущественно для разделения пылей, однако находит свое применение и для разделения суспензий (гидроциклоны).

Сущность циклонного процесса заключается в том, что поток, несущий взвешенные частицы, вводят в аппарат тангенциально через входную трубу (рис. 4.8) с рассчитанной скоростью 10 – 40 м/сек. В случае газов и 5 – 25 м/сек в случае жидкостей. Благодаря тангенциальному вводу и наличию центральной выводной трубы поток начинает вращаться вокруг последней, совершая при прохождении через аппарат несколько оборотов. Под действием возникающих центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к периферии, оседают на внутренней поверхности корпуса 1, а затем опускаются в коническое днище 2 и удаляются из аппарата через патрубок. Освобожденный от взвешенных частиц поток выводится из циклона через выводную трубу.

Рис. 4.8. Схема устройства циклона: Рис. 4. 9 Схема отстойной центри-

1 – корпус; 2 – коническое днище. фуги периодического действия

с ручной выгрузкой осадка.

Отстойное центрифугирование применяется преимущественно для разделения суспензий и эмульсий во вращающихся аппаратах, называемых отстойными центрифугами.

Процесс осаждения в центрифугах характеризуется теми же законами, что и осаждение в циклонах, а следовательно и все приведенные выше формулы справедливы и для них.

Центрифуги различают по принципу действия (периодические, непрерывные); по способу выгрузки материала (с ручной и механизированной выгрузкой) и по расположению вала (вертикальные, горизонтальные, наклонные).

Схема простейшей отстойной центрифуги с вертикальным расположением вала показана на рис.4.9. Центрифуга рассчитана на ручную выгрузку осадка.

Основные части этой центрифуги – сплошной барабан 2, насаженный на вращающийся вал 1, и кожух 3. Под действием центробежной силы твердые частицы осаждаются из суспензии, подаваемой в центрифугу, и отлагаются в виде сплошного осадка на стенке барабана; осветленная жидкость переливается в кожух и удаляется из него через расположенный внизу патрубок. По окончании отстаивания центрифугу останавливают и выгружают осадок вручную.

перемещается к окнам 5, перетекает в кожух 4 и удаляется через нижний

патрубок. Осадок непрернвно перемещается в барабане справа налево при помощи шнека, которнй вращается со скоростью, иесколько меньшей, чем скорость вращения барабана. Через окна 2 осадок выбрасывается в кожух и выводится из центрифуги через распо-ложенный внизу патрубок.

Отстойные центрифуги для разделения эмульсий называются сепараторами. В промышленности широко применяются одно - и многокамерные, а также тарельчатые сепараторы. Так же, как и центрифуги, они имеют барабан, насаженный на вертикальный вал с приводом.

Осаждение под действием электрического поля взвешенных в газе твердых и жидких частиц имеют существенные преимущества с другими способами осаждения. Так, при электрическом осаждении частиц небольших размеров им удается сообщить значительный электрический заряд и благодаря этому осуществить процесс осаждения очень малых частиц, который невозможно провести под действием силы тяжести или центробежной силы.

Физическая сущность электроосаждения состоит в следующем. Газовый поток, содержащий взвешенные частицы, ионизирут. При этом они приобретают электрический заряд. При прохождении ионизированного газового потока в электрическом поле между двумя электродами заряженные частицы перемещаются к противоположно заряженным электродам и оседают на них.

В промышленности злектроосаждение взвешенннх частиц из газа проводится следующим способом. Газовий поток направляется внутрь трубчатых (или между пластинчатыми) положительних злектродов, которые заземляются. Внутри трубчатых злектродов (рис. 4.11, а) или между пластинчатими електродами (рис. 4.11, б) натягиваются тонкие проволоки, являющиеся катодами.

а б