Осаждение под действием центробежных сил

Скорость разделения неоднородных систем можно значительно повысить в поле центробежных сил по сравнению с отстаиванием под действием силы тяжести. Такое повышение обусловливается увеличением движущей силы процесса разделения. Для создания поля центробежных сил используют два способа:

1) обеспечивают вращательное движение потока в неподвижном аппарате; такой процесс разделения называется циклонным, а аппарат для его осуществления – циклоном;

2) поток направляют во вращающийся аппарат, этот способ разделения называют осадительным центрифугированием; а аппараты, в которых он осуществляется, – осадительными центрифугами.

Для оценки эффективности осаждения под действием центробежной силы по сравнению с разделением под действием силы тяжести вводится понятие фактора разделения, равного их отношению

, (9.9)

где m – масса осаждаемой частицы.

Таким образом, центробежная сила, действующая на частицу, больше силы тяжести во столько раз, во сколько ускорение центробежной силы а_ц больше ускорения силы тяжести .

Центробежное ускорение равно

, (9.10)

где r – радиус вращения частицы, w_r – окружная скорость вращения частицы вместе с потоком на радиусе r. Окружную скорость можно выразить через частоту вращения частицы n (c^-1) ( ) или угловую скорость w ( ). В этом случае выражение для центробежного ускорения примет вид

. (9.10а)

Подставляя значения а_ц по формулам (9.10) и (9.10а) в зависимость (9.9), получим

, (9.11а) . (9.11б)

Значение К_р для циклонов имеет порядок сотен, а для центрифуг – около 3000; таким образом, движущая сила процесса осаждения в циклонах и центрифугах на 2 – 3 порядка больше, чем в отстойниках. По этой причине производительность циклонов и центрифуг выше производительности отстойников, в них можно отделять мелкие частицы: в центрифугах – порядка 1 мкм, в циклонах – порядка 10 мкм.