3 об / хв) дозволяють досягти фактора поділу порядкаKр = 15000.
Схема пристрою трубчастої сверхцентріфугі показана на рис. 5.14.
У кожусі 2 розташований трубчастий барабан 1, всередині якого встановлені радіальні лопаті 3, що перешкоджають відставання рідини від стінки барабана при його обертанні. Верхня частина барабана жорстко з'єднана з конічним шпинделем 7, підвішеним на опорі 6. Барабан приводиться в обертання за допомогою шківа 5. У нижній частині барабана розташований подпятник 4, через який в барабан введена живить труба. Суміш надходить у нижню частину барабана і рухається від низу до верху. Зважені частинки при цьому осідають на стінці барабана, а освітлена рідина викидається через отвори 8 і удаляетсяіз верхній частині кожуха по трубі. Через певні проміжки часу центрифугу зупиняють і видаляють накопичився в барабані осад.
Малюнок 5.14 - Схема пристрою трубчастої сверхцентріфугі: 1 - трубчастий барабан; 2 - кожух; 3 - радіальні лопаті; 4 - підп'ятник; 5 - шків; 6 - опора; 7 - шпиндель; 8 - отвір для виведення фугата
При використанні трубчастих сверхцентріфуг для поділу емульсій у верхній їх частині встановлюється спеціальний пристрій для роздільного виведення расслоившихся рідин.
Рідинні сепаратори представляють собою відстійні центрифуги з діаметром барабана 150 ÷ 300 мм, що обертається зі швидкістю (5 ÷ 10) 10 3 об / хв. Використовуються вони в основному для розділення емульсій і освітлення рідин. По пристрою розрізняють однокамерні, багатокамерні і тарілчасті сепаратори.
У однокамерний сепаратор (рис. 5.15, а) емульсія, що підлягає поділу, вводиться в корпус барабана 5 по центральній трубі 3, проходить під нижньою конічної перегородкою 6 і надходить у внутрішню порожнину барабана. Тут під дією відцентрової сили відбувається розшарування емульсій. Важка рідина відкидається до периферії, потрапляє в канал між корпусом 5 і перегородкою 4 і видаляється через отвір 1. Легка рідина накопичується в центральній частині барабана, піднімається вгору і відводиться через отвір 2.
Для більш повного і швидкого поділу рідин використовують тарілчасті сепаратори. в яких робоча камера заповнюється поруч конічних перегородок - тарілок (рис. 5.15, б, в). Потік розділяється емульсії розподіляється між тарілками або за допомогою отворів в периферійній частині барабана (рис. 5.15, б), або за допомогою отворів в середині тарілок (рис. 5.15, в). Шлях руху рідини показаний на малюнках стрілками. Тарілки сепараторів грають ту ж роль, що і перегородки або полки в будь-якому відстійнику - підвищують продуктивність апарату і якість поділу суміші.
Малюнок 5.15 - Рідинні сепаратори: а - схема однокамерного сепаратора; б, в - схема поділу емульсій в тарілчастому сепараторі. 1 - висновок важкої рідини; 2 - висновок легкої рідини; 3 - труба для введення емульсії; 4 - верхня конічна перегородка; 5 - корпус барабана; 6 - нижня конічна перегородка
Розрахунок відстійних центрифуг базується на основних законах руху одиночної твердої частинки в потоці рідини, що має постійну по перетину ротора швидкість. У зв'язку з цим він носить наближений характер. Відповідно до загальної теорії осадження час осадження частинки в полі відцентрових сил має бути менше часу перебування рідини в роторі (барабані) центрифуги. При осадженні кулястих частинок час осадження в відстійних центрифугах і сепараторах може бути розраховане також, як при розрахунку циклонів - з допомогою рівнянь (5.32) і (5.36). Визначивши час осадження
або висоту циліндричної частини барабана Н:
У разі періодичного процесу відстійного центрифугування число центрифуг або розміри одного апарату для заданої продуктивності можна розрахувати, користуючись співвідношеннями:
де n - число центрифуг;
Час завантаження центрифуги і вивантаження з неї осаду визначається дослідним шляхом.
Розділяє здатність отстойной центрифуги і сепаратора можна оцінити також за допомогою індексу продуктивності , що представляє собою добуток площі поверхні осажденіяF на фактор разделеніяKр:
тут (R іL - відповідно радіус і довжина барабана).
За своєю суттю значення індексу продуктивності сооветствует площі відстійника, еквівалентного по продуктивності даної центрифузі:
де V - продуктивність центрифуги або сепаратора по суспензії; Wос - швидкість осадження частинок в полі сили тяжіння.
У разі тарельчатого сепаратора
де Z - число тарілок;
Обчисливши швидкість осадження частинок під дією сили тяжестіwос можна визначити теоретичну продуктивність центрифуги, попередньо розрахувавши фактор поділу Kр (див. Рівняння (5.37)) і площа циліндричної поверхні осажденіяFос в роторі:
Насправді ж продуктивність відстійних центрифуг значно нижче, ніж обчислена по рівнянню (5.49), в силу ряду причин: відставання швидкості обертання рідини від швидкості обертання ротора, нерівномірність течії рідини уздовж ротора, винесення осіли частинок вихорами рідини і т.д. Тому вводиться поняття про коефіцієнт ефективності отстойной центрифуги:
де Vд іVт - відповідно дійсна і теоретична продуктивності центрифуги.
Значення коефіцієнта ефективності
При розрахунку витрат енергії на центрифугування необхідно враховувати витрату енергії на обертання ротора (повідомлення кінетичної енергії рідини, подолання тертя ротора об повітря і в підшипниках), вивантаження осаду і компенсацію втрат у передачі і електродвигуні. Потужність електродвигуна приймається на 10-20% вище розрахункової, так як в силу інерції пускова потужність вище робочої.
Енергія, що повідомляється рідини в барабані центрифуги:
де Gсм - масова продуктивність по суміші,; u - окружна швидкість обертання рідини.
Енергія, що витрачається на подолання тертя в підшипниках центрифуги:
де Gб - маса барабана центрифуги; UВ - окружна швидкість обертання цапфи вала; f
Енергія, що витрачається на подолання тертя барабана об повітря:
де
