Центрифугирование Выполнила: Дзуцева Я.Р. ТПП-б-17

разделения суспензий и эмульсий с помощью центробежных сил. Основная часть

центрифуги – барабан(ротор), вращающийся с большой скоростью.
Центробежные силы в аппаратах можно создать двумя путями:
механическим вращением сосуда, в котором находится неоднородная смесь;
вращением разделяемого потока, вводимого в аппарат (неподвижный) специальной формы с большой скоростью, тангенциально по отношению к системе аппарата.
Аппараты с вращающимся сосудом (барабаном, ротором) называют центри-фугами.
Неподвижные аппараты с вращающимися в них потоками называются циклонами ( при разделении газовых неоднородных систем) и гидроциклонами ( при разделении жидких неоднородных систем).

сил неоднородная система разделяется за счет отбрасывания к стенкам более

тяжелых частиц.
Тяжелая фаза собирается непосредственно вблизи стенок ( в периферии), легкая фаза – ближе к центру аппарата.
Стенки центрифуги могут быть:
Сплошными – тогда на них накапливается твердый осадок или тяжелая жидкость, причем твердый осадок (тяжелая жидкость) периодически/непрерывно ( в зависимости от конструкции центрифуги) удаляются. Также центрифуги – отстойные центрифуги.
Перфорированные – на их поверхности размещена фильтровальная ткань, с помощью которой задерживается осадок, а фильтрат проходит через стенку. Такие центрифуги - фильтрующие.

тела возникает центробежная сила, и она направлена по радиусу к

оси ращения и пропорциональна произведению массы на центробежное ускорение.

(1)

где - центробежное ускорение;
w - окружная скорость;
с – центробежная сила.

(2) , где ω – угловая скорость [об/с или 1/с];
n - число оборотов.
Выразим центробежную силу через уравнения (1) и (2):



(3)

Таким образом, из (3) следует, что С можно увеличить за счет увеличения D,n; причем n увеличивает С значительнее.

- коэффициент центрифугирования,
фактор разделения

(5)


Физический смысл Kц
Он показывает, на сколько разделение в поле действия центробежных сил эффективнее, чем в поле действия силы тяжести.

для вывода осветленной жидкости или фугата

во вращающийся барабан образуется кольцевой слой, его толщина определяется шириной

верхних закромен. В слое под воздействием центробежных сил происходит осаждение твердых частиц на стенках барабана.
Фугат переливают через закромны в кожух аппарата, откуда затем отводится. Твердые частицы одновременно с фугатом движутся вверх.
Если время нахождения суспензии в барабане достаточно, то частицы достигнут стенки образуют осадок.

центрифуги для разделения эмульсий образуются 2 кольца. Кольцо с тяжелой

жидкостью на периферии барабана и кольцо с легкой жидкостью ближе к центру барабана. Постепенно и легкая, и тяжелая жидкости могут отводиться. Работает непрерывно.

Схема центральной системы (барабана) отстойной центрифуги для разделения ЭМУЛЬСИИ

сил используют те же формулы, что и для скорости осаждения

под действием силы тяжести. При этом силу тяжести заменяют на С, или отношением сил – факторм разделения Кц.

(5)

(6) при ламинарном режиме

Для газовых систем

(9)

Для ламинарного режима =>

(8)

(7)

соответствует режиму осаждения наиболее мелких частиц, которые лимитируют производитель-ность центрифуги.

В связи с этим производительность центрифуги опреде-ляется именно для ламинарного режима.

Производительность центрифуги
Предположим, что концентрация твердых веществ невелика и частицы не влияют друг на друга. Тогда скорость осаждения будет находится как производная от пути по времени.

Исходя из формулы (6) и учитывая (4)

(10)

(11)

для разделения суспензии
(13) - время осаждения

для разделения эмульсии

Из уравнения (12) определяется время осаждения и оно не должно быть больше времени нахождения частицы в барабане.

(14)

(15)

и D₁:
(17) – эмульсия