Центрифуги

Для разделения жидких неоднородных систем в поле центробежных сил используются центрифуги. Они бывают:

— осадительные

— фильтрующие

Отстойная центрифуга периодического действия с горизонтальным валом и ручной выгрузкой осадка (рис. 5). Основной частью центрифуги является сплошной барабан 2, насаженный на вращающийся вал 1. под действием центробежной силы твердые частицы из суспензии отбрасываются к стенкам барабана и отлагаются в виде осадка. Осветленная жидкость (фугат) переливается в неподвижный корпус (кожух) 3 и удаляется через патрубок в его нижней части. По окончании отстаивания центрифугу останавливают и выгружают осадок с помощью лопаты или совка.

К недостаткам таких центрифуг относятся невысокая производительность и необходимость ручного труда.

Рис. 5. Отстойная центрифуга периодического действия с горизонтальным валом и ручной выгрузкой осадка:

1 – вращающийся вал; 2 – барабан; 3 – кожух.

Отстойная центрифуга непрерывного действия с горизонтальным валом и шнековой выгрузкой осадка (рис. 6). Центрифуга состоит из конического отстойного барабана 1, вращающегося на полом внешнем валу 3, и внутреннего барабана 2 со шнековыми лопастями 4, вращающегося на полом внутреннем валу 5 с меньшей частотой, чем частота отстойного барабана. Суспензия вводится по трубе во внутренний барабан 2 и через окна 7 выбрасывается в отстойный барабан 1, где происходит ее разделение. Осветленная жидкость (фугат) перетекает в кожух 6 и удаляется из него через патрубок. Осадок перемещается в барабане справа налево с помощью шнека и благодаря различию частот вращения шнека и барабана выбрасывается в кожух 6 и удаляется через патрубок.

Достоинствами таких центрифуг являются непрерывность действия, высокая производительность и возможность обработки суспензий с большой концентрацией дисперсных частиц. Основным недостатком их является высокое содержание жидкости в осадке и твердой фазы – в осветленной жидкости. Кроме того, центрифуги характеризуются повышенным расходом энергии.

Рис. 6. Схема отстойной центрифуги непрерывного действия с горизонтальным валом и шнековой выгрузкой осадка.

1 – конический барабан; 2 – внутренний барабан; 3 – полый внешний вал; 4 – лопасти шнека; 5 – полый внутренний вал; 6 - кожух; 7 – окна во внутреннем барабане.

Тарельчатый сепаратор (рис. 7). Отстойные центрифуги для разделения эмульсий часто называют сепараторами. Широко распространены тарельчатые сепараторы. Эмульсия по центральной трубе попадает в нижнюю часть вращающегося барабана (ротора) 1, снабженного рядом конических перегородок – тарелок 2, которые делят смесь на несколько слоев (тем самым достигается уменьшение пути, проходимого частицей при осаждении). Более тяжелая жидкость отбрасывается центробежной силой к периферии ротора, более легкая перемещается к его центру. Путь движения жидкостей показан стрелками. Разделившиеся жидкости не соприкасаются и поэтому не могут вновь смешиваться.

Тарельчатые сепараторы характеризуются высокой производительностью и высоким качеством разделения, однако имеют достаточно сложное устройство.

Рис. 7. Тарельчатый сепаратор.

1 – корпус (ротор); 2 – тарелки.

Трубчатая сверхцентрифуга периодического действия для осветления жидкостей (рис. 8). В кожухе 2 сверхцентрифуги вращается трубчатый барабан (ротор) 1 со сплошными стенками, внутри которого имеются радиальные лопасти 3, препятствующие отставанию жидкости от стенок барабана при его вращении. Барабан жестко соединен с коническим шпинделем 7, подвешенным на опоре 6, и приводится во вращение от шкива 5. В нижней части центрифуги установлен подпятник 4, через который в барабан проходит труба для ввода суспензии. Твердые частицы суспензии оседают на стенках барабана, а осветленная жидкость выбрасывается из него через отверстия вверху и удаляется из верхней части кожуха. Осадок удаляют вручную периодически после установки центрифуги и разборки ротора. Ввиду небольшого рабочего объема подобные центрифуги применяют только для разделения суспензии с небольшим содержанием твердой фазы (не более 1%).

Рис. 8. Трубчатая сверхцентрифуга периодического действия для осветления жидкостей.

1 – трубчатый барабан (ротор); 2 – кожух; 3 – радиальные лопасти; 4 – подпятник; 5 – шкив; 6 – опора; 7 – шпиндель; 8 – отверстия для вывода осветленной жидкости.

Лекция 14 Фильтрование. Виды осадков и фильтрующих перегородок. Основное дифференциальное уравнение фильтрования. Конструкции фильтров.

Фильтрация – разделение при помощи пористой перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей взвешенные в ней твердые частицы.

Виды:

1. фильтрование с образованием слоя осадка на фильтрующей перегородке

2. сгущение – отделение твердой фазы от жидкой не в виде осадка, а виде высококонцентрированной (сгущенной) суспензии

3. осветление – фильтрование жидкостей с незначительным содержанием твердой фазы.

Получаемы осадки делят на снимаемые и неснимаемые. Различают кристаллические, аморфные, и коллоидные осадки.

Для полного удаления из осадка маточного раствора – осадки промывают.