Основы теории центрифугирования.

Сущность процесса центрифугирования. Типы центрифуг.

Центрифугирование – это процесс разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил. Аппараты, в которых осуществляется данный процесс, называются центрифугами. Они представляют собой вращающийся ротор со сплошными или перфорированными стенками.

Выделяют центрифуги:

-отстойные 1-ротор со сплошной боковой стенкой; 2-вал; 3-переливной порог; 4-неподвижный корпус; 5-патрубок для подачи суспензии

-фильтрующие 1-перфарированный ротор; 2-вал; 3-фильтровальная ткань; 4-неподвижный корпус; 5-патрубок для подачи суспензии

Частота оборотов ротора центрифуг составляет 3000-6000об/мин.

В отстойных центрифугах реализуется процесс отстаивания, с той лишь разницей, что действие сил тяжести заменено на дайствие центробежных сил.

В фильтрующих центрифугах реализуется процесс фильтрования, а разность давлений создается центробежными силами.

Процесс разделения эмульсий в отстойных центрифугах называют сепарацией, а аппараты сепараторами (тарельчатые сепараторы-на см.изучение).

Основы теории центрифугирования.

Рассмотрим процесс разделения частиц в вертикальной отстойной центрифуге.

(1)

(2)

Тогда (3)

С другой стороны сила сопротивления находится как

(4)

Тогда приравняв (3) и (4) получаем

(5)

(6)

Зависимость (6) определяющая скорость движения частиц в центробежном поле.

С учетом , где п – частота оборотов ротора об/с.

Формула (6) примет вид

(7)

Скорость осаждения частиц в отстойных центрифугах увеличивается при увеличении диаметра и плотности частиц, частоты вращения и радиуса ротора, и уменьшается с увеличением вязкости и плотности среды.

Фактором разделения – называют величину показывающую отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести.

(8) исключив постоянные составляющие получи окончательно (9)

Т.о. он показывает во сколько раз эффект разделения в центробежном поле больше, чем в поле сил тяжести.

Разделяющая способность отстойных центрифуг характеризуется индексом производительности. Он определяется как произведение фактора разделения на площадь разделения.

, м³/с² (10)

Тогда (11)

где h – высота порога, м

(12)

Откуда

(13)

Тогда объемную производительность отстойной центрифуги можно найти, как

(14)

Где

- коэффициент эффективности, который характеризует отношение действительной производительности к теоретической (0,7…0,9)

- продолжительность центрифугирования, с.