Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Дом Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). Романков Г.П., Фролов В.Ф., Флисюк О.М - СПб.: Химиздат., 2009 - 544 с. 4 страница
просмотров - 336

Зона II – промывания осадка и отсоса промывных вод. Здесь камера, вышедшая из корыта с суспензией 6, также сообщена с источником вакуума, а на осадок с помощью устройства 8 подают промывную жидкость. Жидкость проходит через осадок и по трубе 10 покидает аппарат.

Зона III – съем осадка. Попав в эту зону, осадок сначала подсушивается вакуумом, а затем камера соединяется с источником сжатого воздуха. Воздух не только сушит, но и разрыхляет осадок, что облегчает его последующее удаление. При подходе камеры с просушенным осадком к ножу 5 подача сжатого воздуха прекращается. Осадок падает с поверхности ткани под действием силы тяжести. Нож служит в основном направляющей плоскостью для слоя осадка, отделяющегося от ткани.

Зона IV – очистка фильтрованной перегородки. В этой зоне фильтровальную ткань продувают сжатым воздухом или водяным паром. Здесь ткань окончательно освобождается от оставшихся на ней твердых частиц. После этого ячейки с очищенной тканью вновь входят в корыто с суспензией 6 и весь цикл операций повторяется.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, на каждом участке поверхности фильтра всœе операции проводятся последовательно одна за другой, но участки работают независимо и в связи с этим в целом всœе операции проводятся одновременно, ᴛ.ᴇ. процесс протекает непрерывно. Это одно из достоинств данного фильтра. Другие достоинства: простота обслуживания, возможность фильтрования суспензий с большим содержанием твердой фазы, качественное промывание осадка. Недостатки аппарата: сравнительно небольшая удельная поверхность фильтрования, сложность герметизации, крайне важность перемешивания суспензии в корыте в из – за противоположного направления движения частиц под действием силы тяжести и очищенной жидкой фазы.

Аналогом барабанного фильтра является дисковой вакуум – фильтр, в котором для увеличения площади поверхности фильтрования установлены диски с фильтрующими боковыми поверхностями. В таких фильтрах промывание осадка не производят, а за зоной фильтрования следуют зоны просушки и продувания осадка, воздухом.

Ленточный фильтр представляет собой работающий под вакуумом аппарат непрерывного действия, в котором направление силы тяжести и движения фильтрата (очищаемой жидкой фазы) совпадают. Иллюстрирующая схема представлена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Схема ленточного вакуума – фильтра:

пояснения см. тексте.

Перфорированная резиновая лента 2 перемещается по замкнутому пути с помощью приводного 8 и натяжного 3 барабанов. Фильтровальная ткань 5 прижимается к ленте при натяжении роликами 6. Из лотка 4 на фильтровальную ткань 5 подают суспензию (очищаемую воду сброса). Очищенная жидкая фаза отстаивается в вакуум – камере 1, находящейся под лентой и выводится из аппарата. Отложившийся на ткани осадок промывают жидкостью, подаваемой из форсунок 9. Промывную жидкость отстаивают в другие вакуум – камеры и выводят из аппарата. Осадок благодаря вакууму (разрежению) подсушивается и при перегибе ленты через валок 7 отделяется от ткани и сбрасывается в бункер. На пути между роликами 7 и 6 фильтрованная ткань очищается с помощью механических щеток, пропаривается или промывается жидкостью.

Достоинства ленточного вакуум-фильтра: простота устройства, высококачественное промывание и обезвоживания осадка; благодаря простоте съема осадка и очистки ткани возможна обработка труднофильтруемых систем. Недостатки аппарата: небольшая удельная поверхность и относительно быстрый износ фильтрующей ленты, громоздность аппарата͵ сложность гермитизации.

3.3. Электрофильтры

Электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые, согласно формы электродов; а в зависимости от состояния удаляемых из газа частиц – на сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах очистка газа происходит при температуре выше температуры конденсации воды из воздуха (выше точки росы) и улавливается сухая пыль. Мокрые электрофильтры предназначены для удаления влажной пыли, а также для осаждения взвешенных в газе капель жидкости.

На рис. 3.11 представлены схемы электрофильтров.

рис. 3.11. Схемы электрофильтров:

а – трубчатого, б - пластинчатого:

1 – коронирующие электроды; 2 – осадительные электроды;

3 – рама крепления коронирующих электродов;

4 – устройства для встряхивания электродов; 5 – изоляторы.

Трубчатый электрофильтр представляет собой аппарат в котором расположены осадительные электроды 2, выполненные в виде труб диаметром 0,15 – 0,3 м и длиной 3 – 4 м. По оси труб проходят коронирующие электроды 1 из проволоки диаметром 1,5 – 2 мм, которые подвешены к раме 3, опирающейся на изоляторы 5. На провод 1 подают отрицательный заряд при этом напряженность поля вблизи него наиболее высока и постепенно

убывает с приближением к положительно заряженной трубе или пластике 2, становясь недостаточной для электрического пробоя. При напряженности поля, обеспечивающей полную ионизацию газа, между электродами возникает коронный разряд, сопровождающейся образованием светящейся «короны» вокруг проволоки. По этой причине электрод 1 получил название коронирующего. Положительно заряженный электрод – осадительного. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, коронирующие электроды присоединяют к отрицательному полюсу источники тока, а осадительные – к положительному. При повышении разности потенциалов до нескольких десятков киловатт (кВ) кинœетическая энергия ионов и электронов (заряженных частиц, содержащихся в газе) становится достаточной для того, чтобы они, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, расщепляли их на ионы и свободные электроны. Вновь образовавшиеся заряды при своем движении также ионизируют газ. В результате образование ионов происходит лавинообразно, газ полностью ионизируется. Образовавшиеся в области «короны» положительные ионы движутся к коронирующему электроду и нейтрализуются на нем. Отрицательные ионы и свободные электроны перемещаются к осадительному электроду. Соприкасаясь со встречными пылинками и капельками, находящимися в газе они сообщают им свой заряд и увлекают их к осадительному электроду. В результате дисперсные частицы осœедают на этом электроде. Запыленный газ входит в аппарат через боковой нижний штуцер и далее двигается внутри труб 2. Твердые пылевые частицы (капли) осœедают на стенках, а очищенный газ выходит через верхний боковой штуцер аппарата (рис. 3.10, а). В сухих электрофильтрах осœевшие твердые частицы пыли удаляют периодически, путем встряхивания электродов с помощью специального устройства 4. В мокрых электрофильтрах осœевшие частицы удаляют периодически или непрерывно в результате промывания внутренней поверхности электродов водой.

Аналогично устроены и работают пластинчатые электрофильтры (рис. 3.10, б). Основное отличие их от трубчатых состоит в том, что осадительные электроды выполнены в виде прямоугольных пластин или сеток, натянутых на рамы 3.

Пластинчатые электрофильтры более компактны, чем трубчатые, с них легче удалить осадок. В свою очередь, трубчатые электроды позволяют получить большую напряженность (Е,В) электрического поля и в связи с этим более производительны и обеспечивают лучшее разделœение.

Хотя электрофильтры работают при высоком напряжении постоянного тока (40 – 75 кВ), расход электроэнергии в них невелик и обычно составляет 0,2 – 0,3 кВт · ч на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление (p, Па) электрофильтров меньше, чем большинства других аппаратов газоочистки и составляет 150 – 200 Па. Степень очистки достигает 95 – 99%. Электрофильтры способны очищать больше объемы газов, размер отделяемых частиц 0,01 – 100 мкм при температуре газов до 4500 С. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа а аппарате, тем выше эффект разделœения.

Степень очистки газов в электрофильтре во многом зависит от электропроводности частиц пыли и их адгезионной способности. В случае если частицы хорошо проводят ток, а силы адгезии (прилипания) невелики, то частица, достигнув осадительного электрода разрядится и вновь попадет в поток газа. Это снижает степень очистки. В случае если частицы плохо проводят ток, а силы адгезии велики, то на электроде образуется плотный слой отрицательно заряженных частиц, противодействующих основному электрическому полю. При большой толщинœе этого слоя напряжение в его порах может превысить критическое и вызвать коронирование газа у осадительного электрода – «обратную корону». Это явление также снижает эффективность очистки. Его можно предотвратить своевременной очисткой электрода. При очистке газов с высокой концентрацией твердых частиц возможно падение силы тока практически до нуля – «запирание короны». Оно связано с тем, что в таких условиях ток переносится исключительно заряженными частицами пыли, а их подвижность мала по сравнению с подвижностью ионов. Для борьбы с этим явлением крайне важно уменьшить концентрацию взвешенных частиц, проведя предварительную очистку газа каким – либо другим методом, или же снизить скорость поступающего газа, уменьшая тем самым нагрузку на электрофильтр. Теоретический учет всœех факторов, влияющих на эффект разделœения, практически невозможен, в связи с этим эффективность газоочистки обычно определяют экспериментально.

Электрофильтры характеризуются относительно высокой стоимостью, сложны в эксплуатации, непригодны для очистки газов от частиц с малым электросопротивлением.

3.4. Циклоны и гидроциклоны

Циклоны и гидроциклоны – аппараты разделœения газовых и жидких неоднородных систем под действием центробежных сил при отсутствии вращающих конструкционных элементов.

Схема циклона показана на рис. 3.12.

рис. 3.12. Циклон:

1 – цилиндрический корпус; 2 – коническое днище;

3- разгрузочный бункер.

Циклон (и гидроциклон) состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2. Очищаемая система поступает через боковой штуцер тангенциально со скоростью 20 – 30 м/с – в случае газа. Скорость должна иметь наибольшее, но рациональное значение. Благодаря тангенциальному вводу потока он приобретает вращательное движение вокруг трубы для вывода очищенной фазы, расположенной в цилиндрическом корпусе по оси аппарата. Твердые плотные частицы отбрасываются под действием центробежной силы к стенкам корпуса (в том числе конического днища 2).В аппарате создаются два спиральных потока:

1) внешний повышенного содержания твердых плотных частиц - движется вниз вдоль (по) поверхности стенок аппарата и 2) внутренний поток очищенной среды (воздуха, воды), который поднимается вверх, располагаясь вблизи оси аппарата и удаляется из него. В случае циклона очищенный газ удаляется через вертикальный верхний патрубок, как показано на рис. 3.11; в случае гидроциклона – через горизонтальный патрубок корпуса 1, расположенный с другой стороны относительно входного патрубка и выше его. При использовании гидроциклонов в нижней части разгрузочный бункер 3 отсутствует, влажный осадок (шлам) поступает в отводящий трубопровод присоединœенный к нижней части аппарата. У циклонов цилиндрический корпус длиннее, чем у гидроциклонов, коническое днище, наоборот короче по сравнению с коническим днищем гидроциклонов. Диаметр патрубков подачи и отвода газовой фазы циклонов значительно больше, чем диаметр подающих и отводящих жидкость патрубков гидроциклонов, что обусловлено значениями плотностей газов (~ 1 кг/м3) и жидкостей (~ 103 кг/м3).

При больших расходах запыленного газа вместо одного циклона большого диаметра применяют несколько циклонных элементов меньшего размера, объединœенных в одном корпусе.

Такие аппараты называют батарейными циклонами (мультициклонами). Использование циклонных элементов приводит к уменьшению радиуса вращения газового потока в них, что улучшает эффект разделœения (см. тему 1).

На рис. 3.13 показаны батарейный циклон и его элементы.

рис. 3.13. Батарейный циклон (а) и его элементы (б):

пояснения см. в тексте.

В общем корпусе циклона 1 расположены циклонные элементы 3, герметично закрепленные в трубных решетках 4. Запыленный газ через входной штуцер поступает в газораспределительную камеру 2, а из нее – в циклонные элементы, в кольцевое пространство между корпусом циклонного элемента 3 и патрубок для вывода очищенного газа. В этом пространстве размещены лопастные устройства 6, которые придают газовому потоку вращательное движение. Пыль отбрасывается к стенкам, движется вниз по спирали и ссыпается из всœех элементов в общий бункер 5. Очищенный газ выходит из элементов по трубам в общую камеру и удаляется из аппарата через верхний штуцер.

Диаметр одиночных циклонов обычно составляется от 40 до 1000 мм, а элементов батарейных циклонов – от 40 до 250 мм.

При высоте цилиндрической части циклона ~ 2 м, высота его конической части составляет ~ 1,8 м. Таким образом общая высота такого циклона ~ 4 м, диаметр трубы для вывода очищенного газа – 0,6 м. В другом варианте высота цилиндрической части – 1,56 м, высота конической части 2,0 м, общая высота – 4,0 – 4,38 м, диаметр трубы вывода очищенного газа – 0,6 м.

Гидроциклоны в зависимости от назначения могут иметь диаметр от 10 мм до 350 мм, общую высоту до 1,2 м; угол конуса 10 -150. Обычно гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, в котором они работают параллельно – мульти - гидроциклон. Устройство мульти гидроциклонов аналогично устройству батарейных циклонов для очистки запыленных газов. Хорошего разделœения суспензий достигают, когда гидроциклоны имеют удлинœенную форму с малым углом конусности. При такой форме корпуса удлиняется путь твердых частиц, увеличивается время их пребывания в аппарате и, таким образом, повышается эффективность разделœения.

Достоинства аппаратов: простота конструкции, высокая производительность; отсутствие движущихся частей, простота и легкость обслуживания. Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление (p, Па), невысокая степень улавливания мелких частиц механическое истирание корпуса аппарата твердыми частицами – быстрый износ корпуса. Улавливанию должны подлежать частицы размером – не менее 10 мкм в циклонах и не менее 5 мкм в гидроциклонах.

3.5. Мокрая очистка газов

Мокрую очистку применяют для очистки газов от пыли, (твердых частиц) тумана (капель жидкости). В качестве промывной жидкости обычно используют воду (pH = 7), реже – водные растворы соды (pH > 7), серной кислоты (pH < 7) и других веществ. Улавливающая жидкая фаза может быть представлена пленкой (насадочные и центробежные скрубберы), каплями (полые скрубберы, скрубберы Вентура), пузырьков газа (барботажные пылеуловители). Жидкая фаза должна в конечном итоге поглотить частицу. Соприкосновение дисперсных частиц с поверхностью жидкости происходит под действием силы, которая движет частицу. Такими силами бывают: а) сила тяжести (P, H); б) сила инœерции (Fи, H); в) сила удара молекулы при броуновском движении (Fм, H) и) сила приобретенная в результате турбулентных пульсаций (Fт, H) – разновидность Fи.

При мокром улавливании, за исключением процесса в скрубберах Вентури, газы эффективно очищают от частиц размером не мене 3 мкм. В скрубберах Вентура, где газ движется с высокой скоростью, силы инœерции, возникающие при разрушении вихрей, позволяют более мелким частицам преодолевать пограничный ламинарный слой. По этой причине в этих аппаратах возможно улавливание твердых частиц размером 1 – 2 мкм и капель тумана диаметром ~ 0,2 мкм. Частицы малых размеров улавливаются плохо, т.к. они не отделяются от основного газового потока и огибают поверхность жидкой фазы, а также не обладают достаточной кинœетической энергией, чтобы преодолеть пограничный ламинарный слой у поверхности раздела фаз. В случае если частицы гидрофобны, то для эффективного улавливания они должны обладать дополнительным запасом кинœетической энергии, необходимым для большей работы по преодолению сил поверхностного натяжения жидкой воды. Сегодня добавление поверхностно - активных веществ в воду для улучшения смачиваемости гидрофобных частиц недопустимо по экологическим соображениям.

Мокрая очистка газов наиболее эффективна, когда необходимы охлаждение и увлажнение очищаемого газа. Охлаждение газа ниже температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует увеличению массы частиц, которые служат центрами конденсации, что облегчает их улавливание. Вместе с тем, водяные пары могут конденсироваться и на поверхности холодных капель. Возникающее при этом движение молекул пара способствует перемещению частиц пыли к каплям.

При мокрой очистке образуются сточные воды, содержащие уловленные из газа дисперсные частицы. В случае если эти стоки могут вызвать загрязнение окружающей среды, то крайне важно предусматривать отделœение твердых частиц в отстойниках или устройствах циклонного типа. При этом осветленную жидкость повторно используют для мокрой очистки. Таким образом одновременно обеспечивают защиту окружающей среды от загрязнения и экономию воды.

Аппараты мокрой очистки, также называют скрубберами – от английского слова scrubber, от scrub – скрести, чистить – ᴛ.ᴇ. очистители. Большинство этих аппаратов по форме напоминает колонны, что обуславливает термин «колонные аппараты». Колонные аппараты также используют при проведении ректификации, адсорбции, каталитических процессов, ионнообменных процессов и других. Сведения о выпускаемых промышленностью колонных аппаратах можно найти в интернете.

В центробежных скрубберах процесс мокрой очистки интенсифицирован благодаря проведению его в поле центробежных сил. Схема этого скруббера представлена на рис. 3.14, а.

рис. 3.14. Схема центробежного скруббера а) и барботажного (пенного) пылеуловителя:

пояснения см. в тексте.

Запыленный газ поступает со скоростью ~ 20 м/с в цилиндрический корпус 1 через входной патрубок прямоугольного сечения, расположенный тангенциального и приобретает вращательное движение. Внутреннюю поверхность корпуса непрерывно орошает жидкость подводимая по кольцевой питающей трубе 2, выходящая из сопел в виде струй. Сопла на рис. 3.13,а не показаны. Струя, выходящая из сопла, направлена в сторону вращения очищаемого газа по касательной линии относительно поверхности корпуса, смачивает поверхность. Далее жидкость тонкой пленкой стекает по поверхности корпуса. Взвешенные в поднимающемся по винтовой линии потоке газа твердые частицы под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам патрубка смачиваются пленкой жидкости и улавливаются ею. У патрубка входа газа пленка разрушается, образуя туман, на поверхности капель также осœедает некоторая часть пыли. Жидкость с поглощенными частицами (суспензия) выходит из аппарата через коническое днище 3. Очищенный газ удаляется через верхний выходной патрубок. Расход жидкости в аппарате составляет 0,1 – 0,2 м3 на 10 м3 очищаемого газа. Гидравлическое сопротивление (p) зависит о скорости газа и диаметра скруббера. При скорости газа во входном патрубке 20 м/с, p = 500 – 800 Па. Частицы размером 2 – 5 мкм улавливаются примерно на 90%, а размером 15 – 20 мкм – более чем на 95%.

Барботажные (пенные) пылеуловители используют для очистки сильно запыленных газов. В этих аппаратах жидкость при взаимодействии с газом приходит в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую площадь поверхности контакта фаз.

Барботажный пылеуловитель (рис. 3.14, б) представляет собой цилиндрическую или прямоугольную емкость 1, в которой крепят перфорированную тарелку 2. Воду или другую промывную жидкость через штуцер подают на тарелку. В нижнюю часть аппарата через патрубок большего диаметра подают запыленный газ. Проходя через отверстия тарелки газ вспенивает жидкость, получается слой подвижной пены 4. В слое пены частицы пыли поглощаются жидкостью, часть которой удаляется из аппарата через переточный порог 3, а другая сливается через отверстия в тарелке, промывая их и улавливая в подтарелочном пространстве крупные частицы пыли. Образовавшуюся суспензию выводят из нижней части аппарата. При большом содержании пылевых частиц и высоких требованиях к качеству очистки используют аппараты с 2 – 3 иногда и большим числом тарелок. Расход жидкости в барботажных пылеуловителях составляет 0,2 – 0,3 м3 на 103 газа. Гидравлическое сопротивление однотарельчатых аппаратов: p = 500 – 1000 Па. Пылевые частицы размером более 20 мкм улавливаются практически полностью. Частицы размером ~ 5 мкм улавливаются на 80 -90%. Частицы меньших размеров улавливаются заметно хуже, особенно гидрофобные частицы. При работе барботажных пылеуловителœей недопустимы значительные колебания расхода газа, т.к. это может привести к нарушению пенного режима и загрязнению отверстий тарелки.

Скрубберы Вентури применяют для очистки газов от пылей с преимущественным содержанием фракций мелких частиц. На рис. 3.15 представлена система очистки газа, основным аппаратом которой является скруббер Вентури.

Рис. 3.15. Схема системы очистки газа с применением

скруббера Вентури:

1 – труба Вентури (1а – конфузор, 1б – диффузор).

Запыленный газ вводится через патрубок в сужающуюся часть трубы Вентури через отверстия в стенке, перед наиболее узкой частью, трубы Вентури с помощью распределительного устройства 2 туда же впрыснивают воду. В горловинœе трубы (диаметр минимален) скорость потока достигает порядка 100 м/с. Сталкиваясь с газовым потоком вода распыляется на мелкие капли. Высокая степень турбулентности (завихренности) потока способствует слипанию твердых частиц с каплями жидкости. Относительно крупные капли жидкости вместе с поглощенными частицами проходят через диффузор 1б трубы Вентури, где их скорость падает до 20 – 25 м/с и попадают в циклонный разделитель 3. Здесь капли под действием центробежной силы отделяются от газа и в виде суспензии удаляются из нижней конической части. В целях экономии водного ресурса, суспензия из циклонного разделителя поступает в отстойник 4. Шлаки выводят из нижней части отстойника, а осветленную воду из верхней части направляют в промежуточную емкость 5, куда добавляют в небольшое количество свежей воды для компенсации потерь воды со шламом. Далее вода из емкости 5 насосом 6 вновь направляется в распределительное устройство 2 на трубе Вентури. В целях эффективной работы скруббера (трубы) Вентури очищаемый газ предварительно охлаждают и насыщают парами воды, к примеру в полом скруббере. В противном случае в трубе Вентури будет происходить испарение самых мелких капель жидкости, которые наиболее активно принимают участие во взаимодействии с твердыми частицами пыли. Расход воды: 0,7 – 3 м3 на 103 газа. Гидравлическое сопротивление: (3 – 7) · 103 Па. Степень улавливания твердых частиц размером 1 – 2 мкм и капель тумана размером 0,2 – 1 мкм, составляет 95 ÷ 99 %.

Простейшие аппараты мокрой очистки газа – полые скрубберы – вертикальные колонны круглого или прямоугольного сечения (см. тему 4). Колонну орошают водой, которая разбрызгивается через форсунки. Запыленный газ подают либо снизу колонны, либо – сверху. Последний вариант предпочтителœен, если использовать мокрую очистку для предварительной обработки газов перед очисткой их от пыли в сухих электрофильтрах, рукавных фильтрах и др. В этом случае достигаем более равномерно распределœения газа по сечению колонны. Жидкость с уловленной пылью попадает аппарат внизу конического днища. Расход жидкости составляет 3 – 10 м3 на 103 газа. Степень улавливания тем выше, чем больше расход орошающей жидкости. Гидравлическое сопротивление: p = 100 – 250 Па. Степень улавливания до 60 – 75%.

В насадочных скрубберах сечение колонны заполнено насадкой по которой в виде пленки стекает жидкость (см. тему 4). Противотоком к ней движется газ подаваемый в нижнюю часть колонны. Смоченная поверхность насадки и является поверхностью контакта фаз. При недостаточном орошении насадки на ее элементах может налипать пыль, что приводит к росту гидравлического сопротивления и снижению производительности скруббера. Во избежание неоправданной загрузки насадки используют следующие ее типы: а) регулярную насадку с крупными элементами; б) хордовую насадку. Расход жидкости в насадочных скрубберах: 1,5 – 6 м3 на 10 м3 газа. Гидравлическое сопротивление: 200 ÷ 300 Па. Степень улавливания до 70% для частиц размером 2 – 5 мкм; более крупные частицы улавливаются на 80 – 90%. Частицы размером ~ 1 мкм улавливаются плохо.

3.6. Центрифуги

Центрифуги в природоохранной технологии используют для первичного удаления осадков из сточных вод и для обезвоживания осадков, полученных в результате первичного отстаивания. Различают отстойные (осадительные) центрифуги и фильтрующие. Помимо делœения на отстойные и фильтрующие, центрифуги классифицируют по организации процесса (непрерывные и периодического действия); по расположению вала (вертикальные, горизонтальные, наклонные); по способу выгрузки осадка (с ручной, шнековой, гравитационной, центробежной и т. д.)

На рис. 3.16 представлена схема горизонтальной отстойной центрифуги непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка.

рис. 3.16. Схема отстойной центрифуги непрерывного действия с горизонтальным валом и шнековой выгрузкой осадка:

фугат - осветленная жидкость, остальное пояснения в тексте.

Конический отстойный барабан 1 центрифуги вращается на полом внешнем валу 3. Внутренний барабан 2 со шнековыми лопастями 4 вращается на полом внутреннем валу 5 с меньшей частотой, чем частота вращения отстойного барабана 1. Суспензия входит по трубе во внутренний барабан 2 и через окна внутреннего барабана 7 выбрасывается в отстойный барабан 1, где происходит ее разделœение. Осветленная жидкость перетекает в кожух (корпус) 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 другой патрубок.

Достоинства подобных центрифуг: непрерывность действия, высокая производительность и возможность обработки суспензий с большой концентрацией дисперсных частиц. Недостатки: высокое содержание жидкости в осадке и твердой фазы в осветленной жидкости, повышенный расход электроэнергии.

В фильтрующих центрифугах центробежное фильтрование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках барабана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Такое фильтрование наиболее эффективно, когда нужно получить продукт с наименьшей влажностью и требуется промывание. Схема простейшей фильтрующей центрифуги периодического действия представлена на рис. 3.17.

рис. 3.17. Фильтрующая центрифуга периодического действия

Основная часть центрифуги – перфорированный барабан 2, насаженный на вращающийся вал 1. На барабан крепят фильтровальную ткань 4; как правило, между барабаном и тканью помещают опорную сетку. Суспензию загружают в барабан сверху, после чего барабан приводят во вращение. Фильтрат (фугат, осветленная жидкость) под действием центробежной силы проходит через осадок, фильтровальную перегородку и перфорацию (отверстия барабана) и попадает в кожух (корпус) 3, откуда выводится. По окончании фильтрования осадок выгружают в ручную.

Пример схемы очистки воды с использованием центрифуги иллюстрирует рис. 3.18.

рис. 3.18. Схема установки удаления осадка из сточной

воды на центрифуге:

1 – решетка; 2 – гидроциклон; 3 – промежуточный отстойник;

4,7 – емкости сбора осветленной воды; 5 – насос;

6 – центрифуга.

Решетка 1 представляет собой вертикальные соединœенные прутья и служит для отделœения от жидкой фазы крупных предметов и крупных взвешенных частиц. Из гидроциклона осветленная жидкая среда поступает на отстаивание в аппарат 3 и затем, через неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время поступает на дальнейшее разделœение фильтрующую центрифугу 6.

Эффективность разделœения оценивают по отношению центробежной силы, действующей на частицу к силе тяжести этой частицы. После некоторых преобразований получают формулу:

(3.1)