ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Естественное осаждение из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Для разделения суспензий, содержащих сравнительно крупные частицы (часто — сотые доли миллиметра), в случае невысокой вязкости жидкости и не очень малой разности плотностей твердых частиц и жидкости применяется естественное осаждение — процесс осуществляется в поле сил тяжести под действием движущей силы, базирующейся на величине (р — р) , т.е. на разности удельных (приходящихся на 1 м ) сил — тяжести и выталкивающей (архимедовой). Дело в том, что такая система характеризуется большими значениями критерия Архимеда это приводит, соответственно формуле (2.75), к достаточно высоким величинам Re и скоростей стесненного осаждения значит, и к приемлемым производительностям процесса. [c.383] Сущность процесса естественного осаждения ясна из рис.5.2, а. Примем для простоты, что исходная суспензия / содержит твердые частицы одинакового размера. Первоначально (ситуация А) суспензия заполняет вертикальный сосуд. Спустя некоторый промежуток времени (ситуация Б) в результате осаждения твердых частиц в сосуде образуются (рассматривается наиболее часто встречающийся случай Рг р) слой осветленной жидкости II и осадок III, между которыми расположена зона 1 еще не разделившейся суспензии. Наконец, через определенное время (ситуация В) в сосуде остаются лишь две зоны — // и 111, занятые соответственно осветленной жидкостью и осадком, — процесс осаждения завершен. [c.383] Осадительные аппараты — отстойники — могут работать периодически или непрерывно, причем непрерывные отстойники могут быть вертикальными и горизонтальными. [c.384] Отстойник работает циклично. В него загружается исходная суспензия / через определенное время происходит ее разделение на слой осветленной жидкости II и осадок III. Жидкость сливают через соответствующий патрубок 5 (ситуации на рисунке отвечает работа патрубка, выделенного жирной стрелкой). Далее включают транспортирующее устройство и выгружают из отстойника осадок. Затем останавливают это устройство, и цикл повторяется. [c.385] На рис. 5.4, в, е показана (в изометрии и на виде сбоку) схема работы горизонтального отстойника непрерывного действия. Исходная суспензия I поступает в прямоугольный отстойник 10 с левого (на схеме) торца. В ходе ее движения вдоль отстойника происходит постепенное выпадение твердых частиц на его дно и осветление жидкости. При достаточной продолжительности пребывания потока суспензии в отстойнике ее разделение на осветленную жидкость II и осадок III будет достаточно полным. Осветленная жидкость выводится из отстойника через штуцер 9 (на рис. 5.4, б — с правого торца). Осадок по мере накопления удаляется из аппарата — чаще всего с помощью специального механического устройства (на рисунке не показано). [c.385] Основные цели технологического расчета отстойников заключаются в выявлении связи характеристик суспензии и производительности (а, а, К или либо V или У ) с его основными геометрическими размерами, а в случае периодического процесса — еще и с его продолжительностью. [c.385] Без специальных мер механического воздействия величина ео в процессах естественного осаждения несколько превышает обычную для неподвижного слоя порозность 0,4. [c.386] Знак равенства отвечает минимальной продолжительности процесса Тп1 п, обеспечивающей полное осветление жидкости. Знак неравенства ( меньше ) указывает на то, что повышение времени процесса осаждения сверх минимального (то пип) не приводит к увеличению высоты слоя осветленной жидкости Яж не может быть больше величины, определяемой выражением (5.4а). [c.386] Один из важнейших выводов, следующих из соотношения (5.5) производительность периодического отстойника не зависит от его высоты, она определяется площадью сечения отстойника. [c.387] Знак равенства отвечает здесь минимальной продолжительности процесса то = Tпlin в этом случае 5 означает минимальную площадь осаждения отстойника, которая сможет обеспечить полное осветление жидкости при заданной производительности V или VI = Попытка осуществить осветление при заданных и то = тт в отстойнике С площздью 5 менее минимально необходимой обернется неполным осветлением жидкости. [c.387] Знак равенства, как и ранее, означает максимальную производительность для отстойника известного сечения б и минимальное поперечное сечение при заданной производительности К[, V , соответствующее полному осветлению жидкости. [c.387] Из полученных выражений следует, что и для вертикального отстойника непрерывного действия производительность не зависит от высоты отстойника, а определяется его поперечным сечением (площадью осаждения). [c.388] Горизонтальный отстойник непрерывного действия. Для его технологического расчета воспользуемся схемами, приведенными на рис.5.4, в. Обозначим длину отстойника I, ширину — А и высоту — Н. Тогда площадь отстойника 8 = ЬЬ, а живое сечение потока, нормальное к направлению движения жидкости,/= ЬН. По мере движения суспензии вдоль отстойника происходит постепенное осаждение твердых частиц. В результате в окрестности текущего сечения I Ь существуют три зоны с более или менее четко очерченными границами осветленная жидкость (сверху), осадок (внизу — на дне отстойника) и еще не разделенная суспензия (между ними). При этом по мере движения жидкости высота зоны суспензии уменьшается, и при достаточной протяженности отстойника I (т.е. при достаточном времени пребывания в нем суспензии) она сводится к нулю все частицы переходят в осадок, а из аппарата выводится полностью осветленная жидкость. [c.388] Знаки равенства в этих выражениях, как и для вертикальных отстойников, отвечают максимальной производительности и минимальной площади отстойника, требуемой для полного осветления жидкости. [c.389] Важно производительность горизонтального отстойника тоже не зависит от его высоты, она определяется его поперечным сечением. [c.389] Из приведенных выше формул ясно, что при прочих равных условиях необходимая площадь осаждения отстойника S обратно пропорциональна скорости осаждения Значит, для разделения суспензий, содержащих более мелкие частицы, более вязкие жидкости и при меньшей разности плотностей ТМ и жидкости потребуется увеличивать поперечное сечение отстойника. [c.389] Заметим анализ проведен для идеализированного случая — одинаковых размеров частиц в суспензии, газовзвеси. Для встречающихся на практике полидисперсных смесей расчет следует вести пофракционно, с учетом изменяющейся порозности. Для приближенных оценок (с оишбкой в запас ) можно базироваться на более мелкой фракции. [c.389] На практике отстойники при небольшой высоте имеют весьма внушительные диаметры (20—30 — не исключение), занимают большие производственные площади. Реальное соотношение размеров отстойника, показанного ранее схематически на рис. 5.4,6, видно из рис. 5.5. [c.389] Уменьшить занимаемые отстойниками плошади возможно путем конструирования многополочных аппаратов (рис. 5.6). В этом случае рабочая площадь осаждения в сравнении с занимаемой отстойником площадью, а с нею и производительность, увеличиваются кратно количеству полок (параллельных секций). Немаловажно, что здесь не требуется больших расстояний между полками, так как от высоты секций их производительность не зависит. [c.390] Вернуться к основной статье