Відстійне центрифугування

Недоліками відстійників є великі розміри їх і незначна (<0,5 м/ч) скорость осаждения частиц. Они особенно малоэффективны при разделении смесей, частицы которых имеют размеры <5 мкм, или когда их плотность близка к плотности среды. Эффективное выделение таких частиц из суспензий и эмульсий достигается осаждением их в поле действия центробежной силы, которая в десятки раз превосходит силу тяжести. Поле действия центробежных сил создается вращательным движением разделяемого потока при тангенциальном и напорном вводе его в неподвижный корпус аппарата (гидроциклона) или при направлении разделяемого потока во вращающийся барабан центрифуги или сепаратора, в которых происходит так называемое отстойное центрифугирование .

При обертальному русі суміші на зважену частку діє відцентрова сила, відкидаються частку від центру до периферії зі швидкістю, що дорівнює швидкості осадження.

Величина відцентрової сили при цьому:

де - маса частинки; і - кутова і окружна швидкості обертання її; - радіус обертання її.

Для визначення ефективності осадження в відцентрових пристроях порівнюють величину відцентрової сили з силою тяжіння, що діє на частинку.

Сила тяжіння (без урахування підйомної сили):

З спільного вирішення рівнянь і отримаємо:

т. е. відцентрова сила більше сили тяжіння в раз.

Величина називається фактором поділу:

Фактор поділу показує, у скільки разів дію відцентрової сили перевершує дію сили тяжіння. Чим більше фактор поділу, тим вище роздільна здатність відцентрових пристроїв.

Для барабанів центрифуг і сепараторів, що обертаються з певною кутовою швидкістю, після підстановки в значення. прийнявши. отримують:

Таким чином, ефективність розділення в відцентрових пристроях можна підвищити, збільшуючи або. але так як в рівняння частота обертання має другий ступінь, то при розрахунку барабанів центрифуг і сепараторів з високою ефективністю поділу збільшують частоту обертання, виготовляючи барабани невеликого діаметру.

Так як відцентрова сила, що діє на частинки, більше сили тяжіння в раз, то і швидкість осадження частинок в відцентрових пристроях також перевищує швидкість осадження у відстійниках в раз.

При ламінарному режимі осадження в відцентрових пристроях швидкість осадження визначають за рівнянням Стокса з урахуванням фактора поділу, т. Е .:

В процесі відцентрового осадження фактор поділу і швидкість осадження змінюються, так як вони залежать від змінного радіуса R, на якому може перебувати частка і осідати послідовно за трьома режимами (ламінарному, проміжного і турбулентному), а в окремих випадках - по двох або одного з них .

Флотацією називають процес поділу рідких неоднорідних систем, заснований на виборчому прилипании бульбашок газу до частинкам, що становить внутрішню фазу системи. В процесі флотації знаходяться в рідині бульбашки газу прилипають до погано змочуваним водою (гідрофобним) частинкам і піднімають їх до поверхні рідини, де вони і виділяються разом з утворилася піною, тоді як добре змочуються водою (гідрофільні) частки не прилипають до бульбашок газу і осідають на дно апарату, звідки і видаляються.

Замість інших, більш складних і дорогих, способів поділу флотацию ефективно і широко застосовують для знежирення рідин і стічних вод м'ясо- і жиркомбінат, виділення глютену з крохмального молока при виробництві кукурудзяного крохмалю, виділення кормових дріжджів з культуральної рідини та ін.

Встановлено, що чим більше число бульбашок газу в високодисперсному стані рівномірно розподілено в одиниці об'єму рідкої системи, т. Е. Чим вище ступінь аерації її, тим вище швидкість флотації. Для утворення бульбашок газу високої дисперсності застосовують пневматичний, ежекторний, напірний і електролітичний способи.

При пневматичному способі повітря вводять в рідину під тиском через барботери - труби з отворами діаметром від 1 до 10 мм. При Ежекторний способі рідина і повітря надходять в ежектор, в якому і забезпечується гарне змішування їх. При напірної флотації (рис. 67), широко застосовується для знежирення рідин, суміш розділяється рідини і повітря після ежектора подається насосом під тиском 0,3-0,4 МПа в ресивер і витримується в ньому 1,5-2 хв; при цьому збільшується розчинність повітря в рідині і утворюється пересичена водно-повітряна емульсія, яка потім через барботер надходить у флотационную камеру флотатора. що працює під атмосферним тиском. Сплив в камері жир відводиться через слив. а освітлена рідина із зони відстоювання по трубі відводиться через слив. При електролітичному способі через розділяється водну суміш пропускають постійний електричний струм і утворюються при електролізі води газоподібний кисень і водень використовуються для так званої електрофлотаціі.

Основними регульованими параметрами процесу осадження є якість одержуваних фракцій і продуктивність пристрою по основному продукту. Ці показники залежать від питомого навантаження пристрою по вихідній суміші, її температури, швидкості осадження (спливання) в ній виділяються частинок і тривалості перебування елемента потоку в апараті.

Відстійне центрифугування

Мал. 67. Схема напірної флотації для виділення жиру