Очистка целлюлозы в вихревых очистителях

 

Вихревые очистители (центриклинеры) используются для удаления из целлюлозной суспензии мелких включений, имеющих плотность выше плотности волокна (прямые центриклинеры) или ниже (обратные центриклинеры). Выбор конической формы очистителя основан на законах гидравлики (уравнение Бернулли):

n∙v∙r = const (6)

где: n – переменная величина, зависящая от зоны и радиуса вращения;

r – радиус сечения циклона;

v – скорость движения жидкости в соответствующей точке.

Разделение годного волокна и загрязнений в вихревых очистителях происходит следующим образом. На любую частичку в потоке внутри циклона действуют две силы: первая − центробежная, которая действует от центра к периферии и вызывает вращение потока. Центробежная сила тем больше, чем выше масса частицы. Вторая сила – давление, создаваемое насосом, подающим массу в циклон. Сила давления действует в направлении от периферии к центру и тем выше, чем больше площадь частицы. В результате взаимодействия сил, действующих в противоположных направлениях, внутри циклона образуются вращающиеся слои, частички в которых удерживаются равновесием сил. Скорость вращения частички тем больше, чем меньше радиус вращения. В центре конуса при минимальном радиусе скорость вращения настолько велика, что возникает цилиндрический вращающийся поток с противоположным направлением, а по оси циклона образуется воздушный столб, рисунок 23.

Тяжелые частички под действием разности сил перемещаются в слои к стенкам циклона и опускаются вниз при вращении. При ударении о стенки циклона частицы теряют кинетическую энергию и по стенке циклона перемещаются вниз, к патрубку для отвода тяжелых отходов.

В прямых циклонах в восходящий поток попадает волокно, имеющее меньшую массу и большую площадь, в отходах – мелкие (менее 1 мм²) и более плотные частички.

В обратных циклонах через нижний патрубок удаляется волокно, а более легкие и крупные включения (например, капли смолы) удаляются с восходящим потоком.

Недостатком вихревых очистителей является необходимость использования низких концентраций массы, подаваемой на очистители. Обычно вихревые очистители работают при концентрации поступающей массы 0,4…0,5 %.

Использование таких концентраций обусловлено тем, что в циклоне должна быть обеспечена флюидизация массы и непрерывность вращения потока, т.е. к потоку необходимо постоянно подводить энергию. Чем выше концентрация массы, тем выше вязкость целлюлозной суспензии, тем выше должен быть расход энергии. При очистке волокнистой суспензии энергия подводится с поступающей массой и через аксиальный поток, движущийся вдоль стенок, распределяется вдоль циклона.

Рисунок 23 − Устройство вихревого очистителя

Распределение энергии зависит от объемного распределения потока на отходы (нижняя часть конуса) и хорошую массу. При разделении потока в циклоне всегда происходит сгущение отходов, то есть увеличивается концентрация массы в нижней части конуса. Вследствие этого именно в нижней части конуса волокнистая суспензия имеет максимальную вязкость и именно в нижней части конуса наиболее вероятно прекращение вращения потока и забивание циклона при повышении концентрации поступающей массы.

Для установки вихревых очистителей используют, в основном, два варианта компоновок: канистровая и батарейная (рисунок 24, 25).

 

Рисунок 24 − Канистровая и батарейная компоновка вихревых очистителей

 

Рисунок 25 − Вид батареи вихревых очистителей

 

Как показано на рисунке 24, установка канистрой состоит из двух концентрических труб. Внутренняя труба образует камеру очищенной массы, наружная – питательную камеру. При таком способе компоновки отпадает необходимость в шлангах для подвода поступающей массы и отвода отходов. Разновидностью такой компоновки является установка радиклонов (рисунок 26). Циклоны в радиклонной установке расположены радиально в несколько горизонтальных рядов. Все циклоны закрыты кожухом, который может подниматься и опускаться с помощью гидропривода.

 

Рисунок 26 − Установка радиклонов

 

При батарейной компоновке циклоны располагаются в ряд. Батарейная компоновка возможна в двух вариантах, вертикальная и горизонтальная. При такой компоновке облегчен доступ к каждому циклону.