Кенжебаева Сəуле Сағындыққызы биотехнологиядағЫ Қазіргі əдістер
жүктеу/скачать 5,04 Mb. Pdf көрінісі
|
Kenzhebayeva (1) (1) (1)
| 1.3. Центрифугалау
Центрифугалау бұл ортадан тебетін күш өрісінде мөлшері 100 нм-ден астам бөлшектері бар сұйық дисперсті жүйелерді бөлу бо- лып табылады. Центрифугалау екі құрамдас бөлшекті (суспензиялар, эмульсиялар), үш құрамдас бөлшекті (қатты фазасы бар эмульсиялар) жүйелерден жəне құрамды фазалардан (сұйық – фугат немесе филь- трат, қатты тұнба) тұрады. Центрифугалаудың екі əдісі бар: ортадан тебу тұндыру жəне сүзу. Бөлудің басқа əдістерімен (тұндыру, сүзу) салыстырғанда, центрифугалау төмен ылғалдылығы бар тұнбаны алуға мүмкіндік береді. Сүзумен салыстырғанда, сыртқа тепкіш тұндыру кезінде жұқа дисперсті қатты фазасы бар мең аз бөлшектердің мөлшері 5-10 мкм-ден құралатын суспензияны бөлуге мүмкіндік береді. Центрифугалаудың маңызды артықшылығы – оларды кішкентай көлемдегі қондырғыларда жүргізу мүмкіндігі болуы. Кемшілігі – энергияны көп қажетсіну. Бөлу принципі бойынша өндірістік центрифугаларды – тұндыратын, сүзгіш жəне құрамалы деп бөледі: конструктивтігі орындалу бойынша, яғни ротордың орналасуы мен тұнбаны түсіру жүйесі бойынша (иірлік; итергіш немесе поршень; инерция күштерімен қолданылатын); үздікті немесе үздіксіз əсерінің ұйымдастыру үдерістері бойынша. Үздіксіз əсердегі машиналардағы 15 центрифугалау кейде реттелетін ωpr пышақты немесе тұнбаны қолмен алу түсіретін мен роторларын кезең-кезеңмен жүзеге асырады. 1.2-сурет. Үздіксіз əсердегі центрифуга: а – тұндыру; б – сүзгіш; в – тұнбаны пульсирлеуші түсіретін; г – инерциялық; д – вибрациялық; е – прециссиялық; 1 – ротор; 2 – түсіру механизмі (http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5133.html) 1.2-суретте үздіксіз əсері бар машиналарда суспензияларды бөлудің маңызды сызбанұсқасы көрсетілген. Тұндырғыш шнекті центрифуга- лар (1.2, а-сурет) ерімейтін қатты фазасы бар суспензияларды бөлуге негізделген (мысалы, полиэтилен, полистирол, ағынды сулардың тұнбалары), кристалды жəне дəнді өнімдерді құрғату, жіктемелер (мы- салы, TiO 2 ), қоюлану (мысалы, белсенді тұнба). Үдеріс тұтас роторда жүреді; тұнба үздіксіз шнекпен түсіріледі, ω шн жиілігімен айналады. Бұл центрифугалар үшін – F r ≈ 600-35007. Сүзгіші шнекті центрифугалар (1.2, б-сурет) ірі дəнді қатты фазасы бар жоғары концентрлеуші суспензияларды бөлу кезінде қолданылады (бөлшектердің мөлшері 0,2 мм-ден астам, мысалы, глаубер тұзы). Цен- трифугалау фильтрат жүретін жапырақ елек бар каркасты шнекте жүргізіледі. Тұнба ротордан айналудың ω pт – ω шн əртүрлі жиілік əсерінен шнекпен шығарылады. F r -дің (1200-1800) жоғарғы мəні мейлінше аз ылғалдылықпен өнімдерді алуға мүмкіндік береді. Тұнбаны пуль- 16 сирлеп түсіретіні бар фильтрлеуші центрифугалау (1.2, в-сурет) фильтрлеуші шнек сияқты мақсаттар үшін қолданылады: бір немесе көп сарқырама ротордың мақсаты – елекке қалың қабатты тұнбаның болуы арқасында өнімді жақсы жууға мүмкіндік береді (мысалы, KCl, шақпақ қант). Тұнбаны сызықты жылдамдықпен v кері басатын қозғалыспен итергіштің арқасында түсіреді. F r ≈ 300-700. Инерциялық центрифуга- ларда (1.2, г-сурет) тұнбалар ротордан құрастырушы ортадан тебетін өріс арқасында алынып тасталады; вибрациялық центрифугаларда (1.2, д-сурет) – жылдамдықпен v өсті байлайтын ротордың вибрациясы арқасында; прециссиондық центрифугаларда (1.2, е-сурет) ω рт жəне Ω айналу жиілігімен ротордың гидроскопиялық қозғалысы салдарынан алынады. Барлық типті машиналар ірі кристалды қатты фазасы бар, жоғары концентрленген суспензияларды ортадан тебетін фильтрлеу үшін қолданылады (мысалы, минералды тыңайтқыштар, гидрошығару көмірі, қант құмы). Центрифугалаудың əртүрлілігі ортадан тебетін айырғыштарда суспензия мен эмульсияларды бөлу болып табыла- ды. Олардың роторлары бір-біріне қатысты орнатылған, кішкентай саңылауы бар конустық тəрелкелер жиынтығымен жабдықталған (0,4-1,5 мм). Жоғары деңгейде бөлу ламинарлы режимде олардың тəрелке аралық саңылаудың жұқа қабаттарында өтуі арқасында жүзеге асады. Механикалық қоспалардың көлемі бойынша 0,5%-4,0% құралатын жұқа дисперсті суспензиялар тазалайтын сепараторларда түссізденеді (1.2, а-сурет). Қатты фаза ротордың шламдық кеңістігіне жинала отырып, түптің (поршень) ашылуы кезінде одан кезеңдікпен алынып тасталады. Ортадан тебу қойылту (мысалы, тағамдық жəне наубайханалық ашытқылар) қоюландырғыш-сепараторларда жүреді (1.2, б-сурет). Қоюланған фракция үздіксіз ротордың айналасы бойын- ша арналар арқылы шығарылады, ал түссіздендірілген фракция беткі аймақ арқылы шығарылады. Суспензияларды жəне эмульсияларды бөлу үшін (мысалы, мұндай қалдықтарды, эпоксидті шайырларды) қатты жəне жеңіл сұйықтықтардың бөлімдерінің шекарасында орналасатын ойығы бар тəрелке жиынтығы алдын ала қарастырылған бөлгіш-сепараторлар қолданылады (1.3, 1.4-сурет); құрамдас бөлiктер (ф 1 жəне ф 2 фу- гаттар) бөлек шығарылады. Қатты бөлiктерінің эмульсияда бо- луы 1.3-суретке сəйкес тұнбаны түсірумен əмбебап немесе қолдан жасалған роторды қолданады. Центрифугалармен ұқсастық бойынша сепараторлардың бөлу қабілеттілігі іске қосу индексімен бағаланады: 17 ∑ = (2π/3g) zω 2 hr ct gα (R 3 макс – R 3 мин ), бұл жерде z – пакеттегі тəрелкелер саны; α – жоғарыдағы тəрелке конусының жарты ұшы; R 3 макс , R 3 мин – тəрелкенің сыртқы жəне ішкі радиусы. Сепараторларда модель- деу үдерістері центрифугалар сияқты, іске қосу ∑ с индексі бойынша жүзеге асады. 1.3-сурет. Суспензияларды бөлуге арналған сепараторлар: суретте тазалағыш-сепараторлар (а) жəне қоюландырғыш сепаратор көрсетілген (б); 1 – ротор; 2 – тəрелке жиынтықтары; 3 – қозғалғыш (http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5133.html) 1.4-сурет. Эмульсияларды бөлуге арналған сепараторлар: 1 – ротор; 2 – тəрелке жиынтықтары; ф1 жəне ф2 – фугаттар; э – эмульсиялар (http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5133.html) 18 Зертханаларда центрифугалау үдерістерін зерттеу үшін, өнді- рістік центрифугалар мен ротордың диаметрі 150-250 мм болатын сепараторлардың үлгілері қолданылады, сонымен қатар стакандық центрифугалар қолданылады (ротор бірқатар стакан түріндегі шыны түтіктерден тұрады). Мұндай шағын көлемді үлгілер өндірістік машиналардың іске қосылуын сынақ түрінде анықтауға ғана мүмкін- дік бермейді, сонымен қатар ротордан тұнбаларды түсіру мүмкіндігін де, өнімнің соңғы ылғалдылығын да, жоюын да анықтауға мүмкіндік береді. Зерттеулер арнайы стакандарда кішкентай көлемді өнімдермен жүргізіледі. Стакандық центрифугалар F r бөлу кезінде бөлшектерді тұндыру уақытын бағалау үшін қолданылады. Қазіргі заманғы центри- фугалы техника айналу ротордың жиілігінің өсу үрдісі, өнімділігінің жоғарылауы, металл мен энергия төмендеуі үрдісі байқалады. Ротордың гидродинамикасын толық жетілдіру арқасында машиналардың өнімділігі жоғарылайды, олардың ұзындықтарының жоғарылығы тұндыратын центрифугалар мен пакеттердің биіктігі (сепараторларда) арқасында көтеріледі. Ірі тонналы машиналарда роторлардың диаметрі өседі; центрифугалау əдістерінің бөлімдері орнығатын конструкци- яларда құрамалы роторлар құрылады. Бағыт-тауда микроүдерісті жүйелердің енгізілуі жəне оптикалық режимде центрифугалауды қамтамасыз ететін желілер реттеледі. Центрифугалау химиялық орманды кешендерде, тағамдық, тоқыма жəне т.б. техникалық үдерістерде кең қолданылады. Центрифуга- лау экологиялық мəселелерді шешуде, коммуналдық жəне өндірістік ағындарда, ресурсты қорғаушы технологияда маңызды рөл атқарады. жүктеу/скачать 5,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|