Осадительная горизонтальная центрифуга.

Рис. 7.2.

Центрифуга ОГБ (осадительная горизонтальная с выгрузкой осадка через борт)

1 – корпус;

2 – барабан (сплошной);

3 – привод;

4 – труба, подающая суспензию;

5 – труба отсоса фугата.

Основные недостатки центрифуг периодического действия:

1) Трудоемкость удаления осадка из ротора центрифуги;

2) Сложность доступа к подшипникам как опор вала, так и подвесок, их частая поломка.

7.3. Определение производительности отстойных центрифуг периодического действия.

Полный объем барабана центрифуги V_Б:

, (7.3)

где R – радиус барабана;

L – длина (высота барабана).

Внутренний радиус слоя материала в барабане при 50% загрузке:

, (7.4)

Объем материала в барабане V_М:

, (7.5)

Скорость осаждения материала в центрифуге пропорциональна радиусу вращения. Поэтому при расчете фактора Ф_Р вместо переменного радиуса подставляют средний радиус.

Средний радиус осадка всех осадительных центрифуг r_OC:

, (7.6)

Тогда

, (7.7)

Скорость осаждения в поле сил тяжести по закону Стокса равна:

, (7.8)

где d_Z – заданный минимальный диаметр улавливаемых твердых частиц;

r_Т, r_Ж – плотности твердых частиц и жидкости;

m - динамическая вязкость жидкости.

В поле центробежных сил скорость осаждения w_{ОС.Ц .}:

, (7.9)

Время процесса осаждения t_ОС:

, (7.10)

Общая длительность всего цикла центрифугирования для осадительных центрифуг периодического действия t_Ц:

, (7.11)

где t_П, t_Т, t_Р – время соответственно пуска, торможения и разгрузки центрифуги.

Производительность центрифуги Q_V:

, [ м³/с ] (7.12)

где k – коэффициент заполнения барабана.

7.4. Определение мощности привода центрифуг периодического действия.

Мощность электродвигателя центрифуг периодического действия выбирают по пусковой мощности N_П:

, (7.13)

1) N ₁ – мощность, затрачиваемая на преодоление инерции массы барабана:

, (7.14)

где m_Б – масса барабана, кг;

– окружная скорость, м/с;

t_П – время пуска.

2) N ₂ – мощность, затрачиваемая на продолжение инерции массы материала в барабане:

3)

, (7.15)

где 0, 75 – коэффициент, учитывающий скольжение материала о ротор барабан;

r_С – плотность суспензии, кг/м³;

V_Б / 2 – учитывается 50% загрузка объема барабана.

4) N ₃ – мощность, затрачиваемая на трение в подшипниках и уплотнениях:

, (7.16)

где f =0.07¸ 0.1 – коэффициент трения;

u_Ц – окружная скорость цапфы вала;

G – общая сила веса всех вращающихся частей с материалом.

5) N ₄ – мощность, затрачиваемая на трение барабана о воздух (в кВт):

, (7.17)

n – число оборотов.

Мощность электродвигателя:

, (7.18)

h = 0.8¸ 0.9 – КПД

7.5. Конструкция и принцип работы саморазгружающейся центрифуги с коническим барабаном.

1 – ротор;

2 – кожух;

3 – опорная подвеска;

4 – патрубки для удаления фугата;

5 – патрубок для удаления осадка;

6 – диск, насаженный на вал;

7 – труба отвода фугата;

8 – труба подвода суспензии.

Рис. 7.3. Схема саморазгружающейся центрифуги с коническим барабаном

После заполнения барабана осадком ротор тормозится и сила тяжести становится больше центробежной силы при определенной скорости вращения. Осадок соскальзывает из ротора, после чего ротор не останавливаясь разгоняется, заполняется суспензией и т.д. При работе фильтрующих центрифуг суспензия подается при пониженной частоте вращения ротора. Затем частоту вращения доводят до максимальной, при которой осадок отжимают. Гравитационная выгрузка осадка встречается только у подвесных фильтрующих центрифуг с цилиндроконическими роторами. Гравитационная выгрузка может применятся только для сыпучих осадков.

Условие саморазгрузки – сумма сил, действующих на частицу, должна быть больше нуля.

Сила тяжести G=mg

Центробежная сила F_Ц=mw²R

Сила трения F_ТР=f·F_Ц

, (7.19)

, (7.20)

f – коэффициент трения;

R – радиус барабана.

На корпусной части ротора также уравнение (7.20) при R=r

Рекомендуется a = 60 °

7.6. Конструкция и принцип работы центрифуги с ножевой выгрузкой осадка.

Ножевая выгрузка осадка применяется у механизированных центрифуг периодического действия. Она производится с помощью ножа или скребка как при пониженной так и при полной скорости ротора. Этот способ применим, когда осадок не имеет высоких абразивных свойств и допустимо его измельчение. Ножевая выгрузка встречается на механизированных маятниковых и подвесных центрифугах, а также на горизонтальных центрифугах периодического действия.

Фильтрующие горизонтальные центрифуги применяются для разделения суспензий со средне и мелко зернистой (d_Z > 30 мкм), преимущественно растворимой твердой фазой. Работа центрифуг наиболее эффективна при объемном содержании суспензии более 10%. В их конструкциях предусмотрена возможность хорошего отжима и эффективной промывки осадка.

Конструктивные модификации центрифуги с осадительным ротором предназначены для разделения малоконцентрированных плохо фильтрующихся суспензий с нерастворимой твердой фазой (d_Z = 5¸ 40 мкм). Осадок в этих центрифугах не промывается.

Основное преимущество центрифуг типа ФГН состоит в возможности проведения всех стадий процесса в автоматическом режиме и при постоянной частоте вращения ротора.

К недостаткам относятся измельчение кристаллов при срезе осадка, большие трудности регенерации фильтрующей перегородки при обработке суспензии с нерастворимой твердой фазой.

1 – ротор;

2 - кожух;

3 – нож;

4 – гидроцилиндр для подвода ножа;

5 – разгрузочный бункер осадка;

6 – питающая труба;

7 – патрубок удаления фугата.

Рис. 7.4. Схема центрифуги типа ФГН