Лекция №4. Сұйық әртекті орталарды бөлуге арналған машиналар мен жабдықтар.

1. Сұйық әртекті орталарды бөлуге арналған аппараттар. Сүзгіштер.

2. Топтастырылуы және конструкциялары мен қолданылуы.

3. Есептеу және пайдалану ерекшеліктері.

Сұйық әртекті орталарда – суспензиялар, эмульсияларды сүзу, тұндыру және центрден тебу тәсілдеріменен бөлінеді. Сұйық әртекті орталар физикалық құрамы бойынша келесі түрлерге бөлінеді: суспензиялар - сұйық тұтас және онда таралған қатты фазалардан тұратын болса, эмульсия – тұтас сұйық және онымен араласпайтын бөгде сұйықтық тамшы түріндегі құраушыларынан тұрады.

Мұндай әртекті орталарды тұндыру гравитациялық күш өрісінде атқарылса, сүзу арнаулы бөгет арқасы, ал центрифугаларда бөлу центрден тебу күш өрісінде жүреді.

Сұйық гетерогенді жүйенің бөлінуі елеулі дәрежеде қатты таралған фаза түйіршіктерінің өлшемі мен концентрациясына, сонымен қатар тұтас фазаның тұтқырлығы мен тығыздығына тәуелді болады. Түйіршіктердің орташа өлшемдеріне байланысты ірі (100 мм үлкен), ұнтақ (0,5:100 мм), қоқым (0,1:0,5 мкм) және коллоидтық (0,1 мкм дейінгі) деп түрленеді.

Коллоидтық өлшемдегі суспензиядан басқаларының барлығы да гравитациялық күш өрісінде бөлінуге бейімді. Осыған орай жоғарыда келтірілген сұйық әртекті орталарды бөлуге арналған жабдықтарды тұндырғыштар, сүзгіштер және центрифугалар деп түрлендіреді.

Тұндыру машиналары мен аппараттары төмен өнімділігіне орай тым тиімсіз. Сондықтанда біз сүзгіштер мен центрифугаларды қарастырамыз. Сүзу жабдықтарының басты жұмысшы органы - кеуек бөгет және де процесс барысында ол арқылы сұйық фазаны өткізіп, қатты фазаны оның бетінде ұстап қалады. Мұндай аппараттарда кеуек сүзу бөгеті ретінде матаны, сымтемірді және полимерлік торкаларды, қағазды, металл, шыны, керамикалардан жасалған тегіс кеуек пластиналардан және т.б. пішіндегі бөгде денелерді қолданады. Сонымен қатар сүзу бөгеті ретінде құм, шағыл тас, көмір, ағаш жаңқасы және диотоммий түйіршіктерінің қабаттарын қолданады.

Заманауи сүзу аппараттары түрлі белгілері бойынша топтастырылады: жұмыс тәртібі бойынша – мезгілді және үздіксіз әрекеттегі; сүзу бөгетінде қысымдар айырмасын келтіру тәсіліне қарай – вакуумде және қысымда жұмыс істейтін; сүзгілеу бетінің пішіні бойынша – тегіс және қисық сызықты сүзгіштер деп түрлендіреді. Қарастырылып отырған сүзу аппараттарының әрбір түрі бірнеше конструктивті орындалуда болуы мүмкін. 1-суретте өндірісте қолданыс табу сипатына, қолданылу тиімділігі мен конструктивтік ортақтылығын ескере отырып сүзу аппараттарының топтастырылу схемасы келтірілген.

1-сурет. Сүзу аппаратарының топтастырылу схемасы

Тегіс бетті сүзу бөгетті сүзгіштер.

1-корпус; 2- қыздырушы жейдеше; 3-сақиналы бөгет ; 4- түп; 5- сүзу бөгеті; 6- тіректі тор; 7- тор; 8- қақпақ; 9- сығымды ауа келтеқұбыры; 10-суспензия келтеқұбыры сүзу бөгеті; 11- фильтратты жіберу келтеқұбыры; 12- сақтандырғыш клапан.

2-сурет. Қысымда жұмыс беттейтін түзу сүзгіш.

1-сүзу плиталары; 2-бағыттаушы рамалар; 3-сүзілу матасы; 4,7- коллекторлар; 5- тіректік плита; 6- пышақтар.

3-сурет. Автоматтаныдырылған камералы пресс-сүзгіш (горизонтал камералы)

1-плиталар; 2- рамалар; 3- тіректік брус; 4- жылжымайтын плита; 5- жылжымалы плита; 6- гидравликалық жүйе; 7-суспензия беру штуцері; 8- шаю сұйығының штуцері; 9- сүзіндіні жоюға арналған кран.

4-сурет. Тік рамалы пресс-сүзгіш (плитарамалы пресс-сүзгіш)

а) дискалы сүзгіш: 1- қуыс білік; 2- диска; 3- ванна; 4- тарату бүршігі; б) тарельчатый фильтр: 1- горизонталды қуыс денелі сүзгіш; 2- сүзінді түтікшесі; 3- тарату бүршігі; 4- фильтрующая ткань; 5-пышақ.

5-сурет. Вакуум-сүзіштер.

1-жетекші барабан; 2 — форсунка; З — вакуум-камера; 4- резеңкелі таспа; 5- ағын; 6- керу барабаны ; 7- керуші роликтер; 8- сүзінді жіберу коллекторы;9- шаю сұйығын жіберу коллекторы;10- тұнба жинағы; 11-сүзілу матасы.

6-сурет. Таспалы вакуум-сүзігіш.

7-сурет. Цилиндрлік сүзгілеу бетті сүзгіштер

Химия өнеркәсіптерінде аралық, соңғы және қалдықты өнім ретінде технологиялық процестегі сұйық әртекті орталар суспензиялар немесе эмульсияларды құрамды бөліктерге бөлуге жатады. Мұндай ортаны сүзу және центрифугаменен бөледі. Сирек бұл орталарды гравитциялық әсермен бөледі.

Сүзгіштерді есептеу әдістемесі.

Сұйық әртекті орталарды сүзумен бөлуге арналған сүзу аппаратарын технологиялық талаптарды қанағаттандырушы аппарат конструкциясын қабылдау, типтік қатардан. Технологиялық есептеу әдістемесі сүзу процесінің негізгі заңдылықтарын ескеретің сүзудің замануи теориясына негізделеді.

Сүзу процесін іске асыру үшін сүзу бөгетінің екі тұсында қысымыдар айырмасын (процестің қозғаушы күшін) қалыптастыру қажет. Бұл кезде сүзу бөгеті бастапқы кедергі болып табылады да, оның бетінде тұтылып қалыптасқан тұнба қабаты қосымша кедергі болып табылады. Соңғы кедергінің басты құраушысы болып табылады. Сондықтанда сүзу процесі қысымдар айырмасына тура пропорционал болғанымен, кеуек бөгетпен қалыптасқан тұнба қабаты тарапынан туындаған кедергіге кері пропорционал.

Сүзу бөгетіндегі қосымша кедергі тұнбаның қалыңдығының өсуіменен немесе тұнба түйіршіктерінің сүзу бөгетіндегі жұмысшы қиманы бітеумен өседі, сондай-ақ бұл жағдайға осы факторлардың біріккен әсері де ықпал етуі мүмкін. Қысымның орын алуы кедергінің өсуін бейілдейді, өйткені бұл кезде қысым тұнба қабаты мен сүзу бөгетін сығылдайды да, тұнба қабатының кеуектік құрамы мен бөгет қимасы пішінінің бұрмалауына алып келеді. Мұндай жағдайда қимадан сүзгінің өтуі әлсірейді.

Сүзу бөгетінің кедергісі сұйық фазаның тұтқырлығыменен, оның жұмысшы қимасының (кеуектің) өлшемі, пішіні және пішінінің бұрыстығымен сипатталады. Бұл кедергі сүзу бөгеті материалының ісінуіменен, сұйық пен қатты бөгет жүйесінің беттік керілуінің өзгеруменен, сұйықтың қабырға сорбциялануымен, кеуек қабырғасында сұйықтың қозғалмайтын қабатының орын алуыменен және сұйық электросматикалық ағыныменен сипатталады.