Силы, действующие при центрифугировании

 

Она вычисляется по уравнению:

F_z = 4 π² p V r n²,

Где: p – плотность, V – объем частицы, r – радиус вращения, n – число оборотов.

На частицы твердого вещества и жидкости действуют соответствующие центробежные силы:

F_z,F1 = 4 π² p_F1 V r n² (F1 – для частиц жидкости)

F_z,F = 4 π² p_F V r n² (F – для частиц твердого вещества).

Это приводит к тому, что подлежащая разделению суспензия при центрифугировании прилегает в виде суспензионного кольца к стенке быстро вращающейся центрифуги.

Разделение суспензии в центрифуге

Осаждающее действие центрифуги в результате седиментации под воздействием центробежных сил – в зависимости отчисла оборотов и радиуса центрифуги - в 200 до 10.000 раз сильнее, чем при седиментации под действием силы тяжести. Поэтому методом центрифугирования удается разделять и весьма тонкие твердые частицы или частицы с минимальной разности плотности относительно содержащейся в суспензии жидкости.

Показателем разделительного действия центрифуги служит коэффициент центробежности Кz, который показывает, во сколько раз осаждающее действие в центрифуге сильнее осаждения под действием одной только силы тяжести Кz=α_z/q, где α_z – центробежное ускорение; q – ускорение силы тяжести.

Разделение суспензии в центрифуге на твердое вещество и жидкость также нельзя назвать полным,, но все же такой способ значительно эффективнее седиментации под действием силы тяжести.. В частности, центрифугирование неплохо зарекомендовала себя и при разделений эмульсий. Различают два типа центрифуг: седиментальную и фильтрационную

 

Седиментационные центрифуги

Имеют отстойный барабан, в котором суспензия под действием центробежной силы разделяется на осадок и так называемый центрифугат, выгружаемые отдельно друг отдруга посредством разгрузочных устройств. Существуют седиментационные центрифуги периодического и непрерывного действия.

 

Отстойная центрифуга со сплошным барабаном и верхней разгрузкой с помощью отводящей трубки.

Производственный цикл такой центрифуги периодического действия включает в себя несколько этапов.

Суспензия поступает по распределительной трубке, в барабане приводится во вращение и разделяется на отстой и находящийся над ним центрифугат. Когда кольцо центрифугата достигает определенной высоты, отводящая трубка погружается во вращающийся центрифугат и отсасывает его.

Отстойная центрифуга с верхней разгрузкой

С помощью отводящей трубки

 

Суспензия поступает, а центрифугат отсасывается до сих пор, пока слой отстоя не станет досточно толстым. После этого приток суспензии прекращается, остаточный центрифугат отводится через трубку.

Далее разгрузочный нож продвигается до уровня осажденного слоя и медленной подачей на глубину удаляет его с последующей выгрузкой из центрифуги через желоб либо с помощью транспортера.

Затем начинается новый рабочий цикл: подача суспензии, отсасывание, выгрузка.

Отстойная центрифуга с верхней разгрузкой с помощью отводящей трубки используется преимущественно для разделения суспензий, образующих сжимаемый, непроницаемый жирный осадок.

 

Тарельчатый центробежный сепаратор

Это работающий с высокой скоростью сепаратор представляет собой вертикально стоящую центрифугу со сплошным барабаном. Здесь разделяющее пространство разделено множеством конических тарелок (от 30 до 100) на узкие осаждающие камеры.

Тарельчатая центрифуга

 

Тарельчатый центробежный сепаратор напоминает по своей конструкции «вращающийся пластинчатый осветитель».

Суспензия протекает сверху и полсе обвода над днищем центрифуги от нижней части окружности попадает в дисковидные осадительные камеры между вращающимися тарелками. Под действием центробежной силы в промежуточных пространствах осуществляется разделение на осадок и центрифугат. При этом осадок прижимается снизу к наклонной стенке тарелки и скользит вдоль ее верхней стенки по наклону наружу, где проходит через отверстие в шламовую камеру и выгружается из барабана с помощью разгрузочного шнека через улавливающий лоток в стенке барабана. Центрифугат течет в осадительных камерах вдоль нижней стенки тарелки по наклону вверх, к центру, и выходит из центрифуги вверху по неподвижной отводящей трубке.

Тарельчатые центрифуги работают с очень высокой скоростью. Поэтому они пригодны для разделения мелкозернистых суспензий (до 0,5 мкм). Благодаря их эффективному разделяющему действию, они находят применение и при разделении смесей с минимальной разницей плотности компонентов, например водно-масляных эмульсий.

 

Отстойная шнековая центрифуга

Такие центрифуги называют также декантерами или просто отстойниками.. Они состоят из горизонтально расположенного, частично сужающегося на конус, вращающегося сплошного барабана, в котором – с небольшой разницей в скорости по сравнению с барабаном – вращается подходящий транспортный шнек.