Центрифугалау. Əдістер мен аппаратуралар

19
1.5-сурет. Ортадан тебетін центрифугалауға арналған машиналар 
роторы (а) жəне фильтрлеу (ə): С – суспензия, Ф – фугат (фильтрат); 
О – тұнба; мəтінде жазылған r
ж
 – бос беткі сұйықтықтық радиусы
(http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5133.html)
Центрифугалау үдерісінің сапасы оның кинетикасын анық-
тайтын көптеген параметрлермен сипатталады. Оларға: бөлу факторы 
F
r
= ω
рт
2
r
pr
/g (r
рт
– ротордың ең үлкен ішкі радиусы) жатады. Ортадан 
тебу өрістің қарқындылығын көрсететін центрифугалау жылдамды-
ғы – бастапқы сұйықтықты жүйе бойынша немесе оның құрамдас 
бөлiгін құрайтын ортадан тебетін машинаның өндіргіштігі; сүйреу – 
фугатта (фильтратта) қатты заттын болуы; центрифугалаудан кейін 
тұнбаның сұйық фазамен қаныққандылығы (тұнбаның ылғалдылығы); 
бөлудің ірілігі – ортадан тебу тұндыру кезінде ұсталатын бөлшектің 
ең аз мөлшері. Центрифугалаудың кинетикасы екі топқа топтасты-
рылатын көптеген факторларға байланысты болады. Бірінші топ фак-
торлары бөлінетін жүйелердің физикалық-химиялық қасиеттерімен 
анықталады (сатылар тығыздығының əртүрлілігі, қатты фазаның 
грануламетриялық құрамы, сұйық фазаның тұтқырлығы). Екінші 
топтың факторлары ортадан тебу машиналарының роторының айна-
лу тазалығымен жəне конструкциясымен түсіндіріледі (ішкі ағынның 
құрылымы, оның гидродинамикасы жəне өрістің жылдамдығы) жəне 
олар ортадан теуіп тұндыруға, фильтрлеуге шешуші əсер береді; ол, 
өз кезегінде, гидродинамикалық режим машинаның өндіргіштігіне 
байланысты болады. Ағынның математикалық сипатталуы Навье-
Стокса теңдеулерімен беріледі жəне ротордың геометриялық есебі мен 
шектейтін жағдайлар арқылы құралатын тығыздықпен; ортадан теуіп 

20
тұндыруын түссіздендіру, қоюлану, сонымен қатар тұндырылатын 
центрифугалауды біріктіреді. 
Түссіздендіру – көлемі бойынша 5%-дан көп емес бөлшектері бар 
суспензиялардан қатты фазаны жою, мысалы, мұнай майларын тазалау 
үшін қолданады.
Қоюлану – дисперсті фазаның бөлшектері дисперсиялық ортаның аз 
көлемінде топталатын үдеріс; суспензияның (мысалы, коаминнің сулы 
суспензиясы) концентрленуін жүзеге асырады.
Тұндыратын центрифугалау – көлемі бойынша 5-10%-дан астам 
қатты фазасы бар суспензияларды бөлу, қатты құрамдас бөлiктер 
құрғату үшін қолданылады (мысалы, CaSO
4
). Ортадан теуіп 
тұндыру кезінде қатты бөлшектердің қозғалуы ортадан тебу күші 
1/6 Пd
3
∆p ω
2
pr
r
(d – бөлшектің диаметрі; ∆p – қатты жəне сұйық 
фазалардың тығыздықтарының əртүрлілігі; r – бөлшектерден айна-
лу роторының өсіне дейінгі арақашықтық) əсерінен жəне сұйық S 
ортаның кедергі күші əсерінен жүреді. Бұл күштердің арақатынасын 
W-мен тұндыру жылдамдығы анықтайды. Түссіздендіру үшін лами-
нарлы режим кезінде S күші Стокс заңымен анықталады: S = 3 πd μω 
жəне ω = (∆p d
2
ω
pr
r)/18μ, бұл жерде μ – сұйық фазаның динамикалық 
жабысқақтығы. Турбулентті режим үшін жоғары концентрлеуші 
суспензияларды үлкен бөлшектерін тұндыру кезінде S күші: 
S = 0.25 ςπd
2
Р
ж
ω
2
теңдеуінен табылады (ς – қандай да бір кедергінің 
коэффициенті; Р
ж
– сұйық фазаның тығыздығы). Ағынның гидродина-
микасы роторда бөлшектердің келу уақытын, аω – тұндыру уақытын; 
бұл мөлшерлерді салыстыру бөлудің ірілігін көрсете алады. 
Ортадан тебетін сүзу сүзгіш калкада тұнбаның пайда болуымен 
немесе пайда болуынсыз жүреді, сонымен қатар оның аймағында екі 
үдерістің бір уақытта жүруі кезінде болады; ең аз ылғалдылықпен 
тұнбаларды алу үшін ең тиімді əдіс. Үдерісті 3 кезеңге бөліп 
қарастырамыз: тұнбаның түзілуі, одан артық сұйықтықты алып тастау 
жəне тұнбаның нығыздалуы. Бірінші кезең ортадан теуіп тұндыруын 
жəне түзілген тұнбаның қабаты арқылы фильтрлеуді қамтиды. Ки-
нетика үдерісінің есебі үшін Дарсен Вейсбах заңы қолданылады: 
қозғалушы күш (қысымның түсуі – ∆p) ∆p = 0.5 р
сn
ω
2
pr
(r
2
pr
– r
2
ж
) сус-
пензиясына əсер ететін ортадан тебу өрісімен анықталады, мұнда 
р
сn
– суспензияның тығыздығы; r
ж
– сұйықтықтың радиусы (1.4, 
б-сурет). ∆p-ға тұнба қабатының бетінен сұйықтықтардың өтуі əсер 
етеді. Кезең əртүрлі режимдерде өтуі мүмкін: ∆p тұрақты режимі 

21
жəне суспензия бойынша өнімділігі сай келуі. Екінші жəне үшінші 
кезеңдер тұнбаның нығыздалуына, оның саңылау арналарының түріне 
жəне т.б. да байланысты факторлардың үлкен санына тəуелді; олардың 
математикалық үлгісінің құрылысы өте күрделі. Центрифугалаудың 
қиындықтарынан ортадан тебу машиналарының өнімділігін көбінесе 
∑
ц
= FF
r
өнімділігінің индексі бойынша үлгісінің жолымен бағалайды, 
F ротордың шеткі беткі ауданының жақындауымен есептеледі. ∑
ц
-ның 
физикалық мағынасы – тұндырғыштарда тұндыру ұқсастығы бо-
йынша центрифугалардың өнімділігі, сонымен қатар жұмыс беті ау-
данына шамалас, дегенмен ортадан тебу өрісі арқасында F
r
факторға 
жоғарылайды. ∑
ц
ротордың конструктивті ерекшеліктеріне байланыс-
ты əрбір типтің машиналары үшін өзінің теңдеуімен анықталады жəне 
өнімділіктің бір тип мөлшері центрифугадан басқасына қайта есептеу 
кезінде қолданылады. Үлгілеу ротордың геометриялық ұқсастығы 
кезінде жəне үдерістің бағалау өлшемдерін анықтайтын сəйкестігін 
жүзеге асырады.

жүктеу/скачать 5,04 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: