Конструкция аппаратов центробежного осаждения

Циклоны.Циклоны используются для разделения пылей. Запыленный газ вводится в корпус циклона через тангенциальный штуцер со скоростью 20–30 м/с. Газ вращается и по винтовой линии опускается вниз. За счет центробежных сил твердые частицы постепенно оседают на внутреннюю поверхность корпуса и собираются в нижней его части. Освобожденный от взвешенных частиц газовый поток выводится
из циклона вверх через центральную трубу (рис. 4.6, а).

При больших расходах запыленного газа вместо одного циклона большого диаметра целесообразно использование батарейного циклона (рис. 4.6, б). Диаметр одиночных циклонов обычно составляет от 40
до 10³ мм, а элементов батарейных циклонов – от 40 до 250 мм.

а) б)

Рис. 4.6. Схемы циклонов: а – одиночный циклон; б – батарейный циклон

Степень очистки газа от пыли в циклонах составляет для частиц диаметром:

d_{0 min} ³ 5 мкм 30–85 %

d_{0 min} ³ 10 мкм 70–95 %

d_{0 min} ³ 20 мкм 95–99 %

Гидроциклоны, предназначенные для разделения ЖНС (суспензии, эмульсии), по устройству и принципам работы аналогичны циклонам. Однако скорость осаждения частиц в гидроциклонах невелика из-за небольшой разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Во все формулы для расчета входит . Если для ГНС величина составляет 10³–3 · 10³ кг/м³, то для ЖНС – 10²–10³ кг/м³. Необходимо отметить, что гидроциклоны имеют большие гидравлические сопротивления и степень очистки НС у них ниже, чем
в циклонах.

Осадительные центрифуги.Осадительные центрифуги применяются для разделения суспензий с объемной концентрацией твердой фазы до 40 %, состоящей из частиц размером от 5 · 10^–3 до 10 мм. В результате разделения получают осветленную жидкость (фугат)
и осадок. До значений фактора разделения осадительные центрифуги называются нормальными, свыше – сверхцентрифугами.

Осадительные центрифуги отличаются высокой степенью разделения, однако они сложны по конструкции (рис. 4.7).

Непрерывно действующая горизонтальная отстойная центрифуга оборудована коническим вращающимся барабаном и разгрузочным шнеком, помещенным внутри барабана. Шнек вращается с несколько меньшей скоростью, чем барабан. Суспензия через окна шнека попадает на поверхность барабана и разделяется. За счет центробежной силы осветленная жидкость перемещается в сторону большого диаметра барабана (направо), а осадок при помощи шнека перемещается справа налево и через окна в барабане выгружается.

Рис. 4.7. Схемы осадительных центрифуг:

а, б – вертикальная и горизонтальная центрифуги периодического действия с ручной выгрузкой осадка; в – горизонтальная центрифуга непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка

Для разделения тонкой суспензии, а также для разделения эмульсий применяются сверхцентрифуги (рис. 4.8).

а) б)

Рис. 4.8. Схемы сверхцентрифуг: а – барабан однокамерного сепаратора;
б – барабан тарельчатого сепаратора

Осадительные сверхцентрифуги – сепараторы – отличаются сложностью конструкций и высокой степенью разделения. Тарелки сепаратора играют ту же роль, что и перегородки или полки в любой отстойной аппаратуре – они значительно повышают производительность аппаратов и качество разделения.