Осаждение под действием центробежной силы

Отстойники

Радиальный для суспензии Для эмульсии

лёгкая

осв Л.Ф.

эмульсия Т.Ф.

тяжёлая

шлам

Процесс разделения гетерогенных систем можно интенсифицировать по сравнению с обычным отстаиванием с помощью увеличения движущей силы процесса (в частности с использованием центробежной силы)

Примеры: циклоны, осадительные (отстойные) центрифуги. Сравним соотношение сил при отстаивании и центрифугировании

,

где m – масса, кг;

- окружная скорость, м/с;

R – траектории движения, м.

Фактор разделения:

,

где n – частота вращения, об/сек;

К_Р 100-500 – циклоны;

К_Р 3000 – центрифуги;

В центробежных аппаратах скорость осаждения частиц , так как Р изменяется по мере движения частиц к периферии аппарата.

Скорость осаждения представим как:

.

Время осаждения:

,

где R₁, R₂ – радиусы вращения потока в аппарате.

Учитывая закон Стокса для шарообразных частиц можно получить скорость осаждения:

Однако практически рассчитать осаждение нельзя, так как имеет место стеснённое осаждение.

Фильтрующие центрифуги

Вертикальная центрифуга периодического действия

Достоинства:

1. Простота; 2. Небольшие габариты; 3. Высокий коэффициент разделения и качество фильтрования.

Недостатки:

1. Периодичность; 2. Малая производительность; 3. Ручная выгрузка осадка.

суспензия

фугат

Фильтрующая центрифуга с пульсирующим поршнем

суспензия

поршень

фугат осадок

Достоинства:

1. Высокая производительность; 2. Механическое выгружение осадка;

Недостатки:

1. Низкое качество фильтрации; 2. Сложностьконструкции; 3. Низкая надёжность.

Действующие на частицу силы:

1) 4;

2) P_Ц = mg;

3) сила сопротивления среды: .

4) .

Р_Т 0; движение частицы определяется соотношением Р_Ц , Р_С и Р_А.

n₂

w_OC

w_a

если d_r = const

1. Ламинарное осаждение (по закону Стокса)

Р_Ц = Р_С + Р_А

После интегрирования:

Время пребывания в аппарате:

Предельный диаметр частиц, могущих осаждаться в аппарате:

Центрифуги для разделения эмульсий

1. Тарельчатый сепаратор

эмульсия

лёгкая фаза

тяжёлая фаза

Достоинства:

1. Высокая производительность; 2. Высокое качество разделения;

Недостатки:

1. Сложность конструкции; 2.Ограниченная область применения.

2. Трубчатая центрифуга непрерывного действия

Привод

фугат

суспензия

.

Фильтрование

Применяют для тонкого разделения жидких газовых неоднородных систем с целью глубокой очистки газов и увеличения выхода продукта. При фильтровании твёрдые частицы либо задерживаются на фильтрованной перегородке, образуя осадок, или проникают в ФП, задерживаясь в порах

Движущая сила – перепад давления до и после фильтра - , которое создаётся либо с помощью компрессора (фильтрование под действием перепада давлений), либо с помощью центробежных сил (центробежное фильтрование).