Centrifugavimas ir centrifugos
Centrifugavimas yra atskyrimo procesas, kurio metu naudojama išcentrinė jėga, siekiant pagreitinti dalelių nusėdimą kieto ir skysčio mišinyje. Centrifuguojant inde susidaro dvi skirtingos pagrindinės fazės:
Nuosėdos
Paprastai neturi vienodos struktūros.
Žemiau rasite nuosėdų nuosėdų pavyzdį:
Thecentrifuguotiarbacentruotikuris yra ant viršaus esantis skystis.
Dažnai skaidrus, bet kartais drumstas, nes yra labai smulkių koloidinių dalelių, kurios nėra lengvai nusėdusios. Tačiau jį taip pat gali sudaryti kelios fazės, jei mišinio intersticiniame skystyje yra skirtingo tankio elementų, pvz., aliejų.
NAUDOJIMAS VANDENS VALYKME
Išcentrinė jėga
Cilindriniame inde, kuris sukasi kampiniu greičiu w(rad/s) arba N (rpm) ir kuriame yra skysčio žiedas, kurio vidutinis spindulys R (m), išcentrinis pagreitis Fc(m/s), kurią veikia dalelės, yra:
Fc = w2R = 0.011 N2R
Svorio vieneto dalelės jėga išreiškiama taip:
Fc=0.011 N2R (rs – rL) x 1/g=G (rs – rl),
su G=w2R / g = 0.11 N2R / 9.81 = 11.2 x 10-4 N2R
Kur rs: dalelių tankis
rl: intersticinio skysčio tankis
Centrifugos
Centrifugos atskyrimas pasiekiamas naudojant pagreitintą gravitacinę jėgą, pasiekiamą greitu sukimu. Tai gali pakeisti įprastą gravitaciją suspensijos sedimentacijos metu arba suteikti varomąją jėgą filtruojant per tam tikrą filtravimo terpę.
Dažniausiai naudojamas kietųjų medžiagų atskyrimas nuo didelės koncentracijos suspensijų. Taip naudojamas nuotekų dumblui valyti leidžia nusausinti vandenį ir susidaryti daugiau ar mažiau pastovių nuosėdų, priklausomai nuo valomo dumblo pobūdžio, ir pagreitinti mažos koncentracijos dumblo tirštėjimą.
Principas
Atskyrimas iš esmės panašus į tą, kuris pasiekiamas gravitacinio atskyrimo procese. Varomoji jėga yra didesnė, nes atsiranda dėl skysčio sukimosi: sedimentacijos atveju, kai varomoji jėga atsiranda dėl kietųjų dalelių ir skysčio tankio skirtumo, atskyrimas pasiekiamas jėga nuo 1000 iki 20 000 kartų didesnis už gravitaciją.
Tipai
Dauguma centrifugų sukasi dėl tam tikros variklio pavaros. Sedimentacijai naudojami centrifugų tipai:
dekanteris
disko kamino separatorius
kamerinis dubuo
hidrociklonas
vamzdinis dubuo
neperforuotas krepšelis
Dekanteris
Dekanterinė centrifuga yra vienintelė sedimentacijos centrifuga, sukurta nuo pat pradžių, kad būtų galima apdoroti didelę kietųjų medžiagų koncentraciją pašarų suspensijoje. Tuo pačiu metu galima pasiekti gana gerą skysto koncentrato skaidrumo laipsnį. Nors ir sudėtingas mechanizmas, jis įkūnija paprastą principą. Iš esmės juos sudaro horizontalus cilindrinis dubuo, besisukantis dideliu greičiu, su koaksialiai įtaisytu sraigtiniu ištraukimo varžtu. Varžtas puikiai priglunda prie dubens vidinio kontūro, palikdamas tik tarpą tarp dubens ir ritinėlio. Skirtingas sraigto ir slinkties greitis užtikrina judėjimą, kad būtų surinktos ir pašalintos kietosios dalelės, kurios kaupiasi prie dubens sienelės.
2. Sraigtinis ištraukimo varžtas (slinktis)
3. Pašaras
4. Platintojas
5. Žiedo erdvė
6. Nusistovėjusi prekė
7. Skysčio lygis
8. Džiovinimo zona
9. Skaidrintas skystis
10. Reguliuojami slenksčiai
Apdorojamas produktas (3) ašine kryptimi į įrenginį įvedamas atitinkamu skirstytuvu (4). Jis nustumiamas į žiedo erdvę (5), kurią sudaro dubens vidinis paviršius ir ritinio korpusas. Atskyrimo procesas iš esmės vyksta cilindrinėje dubens dalyje. Santykinis slinkties greitis stumia nusistovėjusį produktą (6) į dubenį. Kietųjų dalelių perkėlimas į kūgio ilgį leidžia nuosėdoms išeiti iš skaidrintos skystos fazės. Kadangi tiekimas yra nenutrūkstamas, skysčio lygis (7) nustatomas įrenginyje po cilindriniu paviršiumi, kuris sudaro skysčio žiedo vidinį paviršių. Kai kietosios dalelės pasišalina iš skysčio žiedo, likusi kūgio dalis iki pat išmetimo atlieka galutinį nusausinimą: ši sekcija vadinama džiovinimo zona (8). Nuskaidrintas skystis (9) surenkamas kitame dubens gale tekant per reguliuojamą slenkstį (10), kuris apriboja įrenginio skysčio žiedą. Dangtis, leidžiantis surinkti nuskaidrėjusį skystį ir nuosėdas, apsaugo rotorių.
Dekanteris daugiausia veikia sedimentacijos būdu, o tai reiškia, kad suspenduotos kietosios medžiagos išsiskiria dėl didesnio tankio nei skysčio, kuriame jos yra suspenduotos. Jei tankio skirtumas yra didelis, gravitacija gali suteikti pakankamai varomosios jėgos, kad atsiskyrimas įvyktų per pagrįstą laiką. Jei tankio skirtumas yra mažas arba dalelių dydis yra labai mažas, gravitacinis atskyrimas užtruktų per ilgai ir atskyrimo jėgą reikia padidinti išcentrinėmis jėgomis, daug kartų didesnėmis nei vien gravitacija.
Dekanteris daugiausia veikia sedimentacijos būdu, o tai reiškia, kad suspenduotos kietosios medžiagos išsiskiria dėl didesnio tankio nei skysčio, kuriame jos yra suspenduotos. Jei tankio skirtumas yra didelis, gravitacija gali suteikti pakankamai varomosios jėgos, kad atsiskyrimas įvyktų per pagrįstą laiką. Jei tankio skirtumas yra mažas arba dalelių dydis yra labai mažas, gravitacinis atskyrimas užtruktų per ilgai ir atskyrimo jėgą reikia padidinti išcentrinėmis jėgomis, daug kartų didesnėmis nei vien gravitacija.
Dekanterio pranašumai yra jo platus panaudojimo spektras, nuolatinis veikimas, gebėjimas priimti įvairių koncentracijų pašarus ir platus pašarų pajėgumų diapazonas.
Disko krūvos separatorius
Paprasčiausias dizainas yra uždaras dubuo, kuriame yra disko krūva, o bet kokios kietosios dalelės kaupiasi išorinėje dubens dalyje, iš kurios jas reikia pašalinti rankiniu būdu sustabdžius sukimąsi. Kietosios dalelės iš dubens pašalinamos įvairiais būdais, įskaitant pagrindinį purkštukų naudojimą, kurie nuolat atidaromi ir leidžia išpilti tirštą srutą. Sudėtingesnio dizaino vožtuviniai purkštukai atsidaro automatiškai, kai kietos medžiagos gylis dubenyje pasiekia tam tikrą vertę, o tada vėl užsidaro, kai išleidžiama dauguma kietųjų dalelių. Sudėtingiausio dizaino dubuo atidaromas: jo apvalkalas trumpam skyla perimetru, o atidarymą taip pat kontroliuoja kietųjų dalelių gylis dubenyje.
Kamerinė dubens centrifuga
Kamerinė dubens centrifuga yra vamzdinis dubuo, išdėstytas bendraašiai. Jame yra pagrindinis dubuo su cilindriniais įdėklais, kurie dubens tūrį paverčia žiedinėmis kameromis, kurios veikia nuosekliai. Pašarai patenka į dubens centrą, o suspensija praeina per kiekvieną kamerą paeiliui vis didesniu atstumu nuo ašies. Kietosios dalelės nusėda ant kiekvienos kameros išorinės sienelės, o nuskaidrėjęs skystis išeina iš didžiausio skersmens kameros kaip perteklius. Šis prietaisas taip pat suteikia skendinčių kietųjų dalelių klasifikaciją: stambios dalelės nusėda vidinėje kameroje, o vis smulkesnės dalelės nusėda ant paskesnių kamerų. Norint pašalinti nusėdusias kietąsias medžiagas, reikia sustabdyti sukimąsi, kad būtų galima valyti rankiniu būdu.
Hidrociklonas
Paprasčiausias įtaisas, naudojamas išcentrinei jėgai atskirti, yra hidrociklonas. Iš tikrųjų tai nėra centrifuga: išcentrinis atskyrimas vyksta srutų judėjimu, kurį sukelia tangentinis pašarinės medžiagos įvedimas. Jo veikimo principas pagrįstas kietosios dalelės galinio nusėdimo greičio išcentriniame lauke koncepcija. Toliau pateiktame paveikslėlyje aprašomos veikiančio hidrociklono sąlygos.
Tiekimas liestiniu būdu patenka į cilindrinę hidrociklono sekciją ir eina cirkuliuojančiu keliu su grynuoju skysčio srautu į vidų iš išorės į sūkurio ieškiklį ašyje. Išcentrinis laukas, kurį sukuria dideli cirkuliacijos greičiai, sukuria oro šerdį ant ašies, kuri paprastai tęsiasi ant kaiščio angos kūginės sekcijos apačioje per sūkurio ieškiklį iki perpildymo viršuje. Kad tai įvyktų, išcentrinės jėgos laukas turi būti kelis kartus didesnis už gravitacinį. Dalelės, patiriančios šį išcentrinį lauką, dėl santykinai didesnio tankio linkusios judėti į išorę nešiklio skysčio atžvilgiu. Didesnės, sunkesnės dalelės greitai migruos į išorines cilindrinės sekcijos sienas ir tada bus priverstos judėti žemyn į kūginės sienelės vidų. Kita vertus, mažas daleles skystis temps į vidų, kai jis judės sūkurio ieškiklio link. Kietasis atskyrimas įvyksta suspensijai tekant išilgai hidrociklono cilindro, kad prie išorinės sienelės susidarytų sutirštėjusi suspensija, kuri iš hidrociklono išeina kaip nuolatinė srovė iš jo išleidimo antgalio.
Vamzdinė dubeninė centrifuga
Vamzdinė dubeninė centrifuga buvo naudojama ilgiau nei dauguma kitų centrifugų. Jis pagrįstas labai paprasta geometrija: jį sudaro vamzdis, kurio ilgis kelis kartus didesnis už jo skersmenį, besisukantis tarp guolių kiekviename gale. Proceso srautas patenka į centrifugos dugną ir veikia didelės išcentrinės jėgos, kad atskirtų kietąsias medžiagas. Didžioji dalis kietųjų dalelių prilips prie dubens sienelių, o skystoji fazė išeina centrifugos viršuje.
Kadangi tokio tipo sistemoje nėra kietųjų dalelių atmetimo priemonės, kietąsias daleles galima pašalinti tik sustabdžius mašiną, ją išmontuojant ir nukraunant arba išplaunant kietąsias medžiagas rankiniu būdu.
Vamzdinės dubeninės centrifugos turi vandens nusausinimo pajėgumą, bet ribotą kietųjų dalelių talpą. Putojimas gali būti problema, nebent sistemoje yra specialūs nugriebimo arba centripetaliniai siurbliai.
Neperforuota krepšelio centrifuga
Neperforuota krepšelio centrifuga naudojama, kai suspensijoje yra daugiau kietųjų medžiagų. Jį sudaro paprastas būgno formos krepšys arba dubuo, dažniausiai besisukantis aplink vertikalią ašį. Kietosios medžiagos kaupiasi ir susispaudžia veikiant išcentrinei jėgai, tačiau jos nėra nusausinamos. Sustabdžius dubens sukimąsi, likęs skystis išpilamas. Kietųjų dalelių sluoksnis pašalinamas rankiniu būdu grandant arba kastuvu. Iškrovimas gali būti atliktas pusiau automatiškai, pirmiausia naudojant skimerio vamzdį, kad būtų pašalintas likęs skystis, o tada nuleidžiant peilio geležtę į kietą medžiagą ir taip išpjaunant ją iš dubens. Tai leidžia išvengti mašinos išjungimo.
Privalumai
Pagrindinė naudinga dekanterio savybė yra jo gebėjimas visiškai nepertraukiamai pašalinti atskirtas kietąsias medžiagas iš atskyrimo zonos.
Palyginus su:
◆ Gravitacinis sedimentavimas: dekanteris gali pasiekti atskyrimą, kuris būtų labai sunkus skaidrintuve arba lamelių separatoriuje, ir jis gamina sausesnes kietąsias medžiagas.
◆ Hidrociklonai: dekanteris turi daug didesnę skysčio talpą, gali apdoroti daug didesnę srutų koncentraciją ir gamina daug sausesnes kietąsias medžiagas.
◆Vamzdinės dubeninės centrifugos: dekanteris pasižymi didesne talpa, galimybe tvarkyti koncentrato srutas ir nuolatinį veikimą.
◆Neperforuotos krepšelio centrifugos: dekanteris veikia nuolat, gali apdoroti daug didesnę kietųjų medžiagų koncentraciją ir gamina daug sausesnes kietąsias medžiagas.
◆Disko kamino centrifuga: dekanteris tikrai nepertraukiamai veikia, gali apdoroti daug didesnę kietųjų medžiagų koncentraciją pašarų srutoje ir gamina sausesnes kietąsias medžiagas.
Programos
Dekanterinė centrifuga gali būti naudojama daugeliui skysčių ir kietųjų medžiagų atskyrimo tipų. Jis gali būti naudojamas kietoms medžiagoms skystoje suspensijoje klasifikuoti arba skysčiams skaidrinti. Jis taip pat gali būti naudojamas išgaunant vertingą kietą medžiagą iš jos suspensijos skystyje ir gali išplauti regeneruotą kietą medžiagą iš motininio tirpalo. Dekanteris taip pat gali nusausinti srutas iki didelio sausumo lygio ir galiausiai gali būti naudojamas kaip tirštiklis, gaminantis skaidrų skystį ir labiau koncentruotą srutą.
