ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение газовзвеоей в электрическом поле из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Непрерывное разделение суспензий и нестойких эмульсий за счет центробежной силы возможно не только во врашдющихся барабанах центрифуг, но и путем сообщения этим неоднородным смесям вращательного движения в неподвижном сосуде. Аппарат, применяемый для этой цели, называется гидроциклоном. Последний (рис. У-5, а) состоит из цилиндро-конического корпуса, снабженного вверху тангенциально расположенньш штуцером для ввода суспензии (нестойкой эмульсии), нижним штуцером для отвода сгущенного осадка и верхним соосным патрубком для выхода фугата. Достоинствами гидроциклона являются простота устройства (отсутствие вращающихся частей) и обслуживания, компактность и низкая стоимость, его недостаток —невысокая степень разделения, т. е. большая концентрация жидкости (легкой фазы) в осадке и твердых частиц (тяжелой фазы) в фугате. [c.214] На практике приняты следующие относительные размеры гидроциклонов НЮ = 5 d D = 0,28 dJD = 0,34 h D = 0,4. Диаметр цилиндрической части гидроциклона редко превышает D = = 750 мм. [c.215] Опытом установлено, что максимально возможные значения Out и uo практически одинаковы (аот)ма с = (афт)макс = 0,4 — 0,5. [c.215] При превышении этих максимальных концентраций нормальная работа гидроциклона нарушается из-за закупорки выходных штуцеров. Максимальные концентрации, естественно, быстрее достигаются по мере увеличения u t, но при этом одновременно падает степень разделения, поэтому применение гидроциклонов для разделения высококонцентрированных суспензий оказывается малоэффективным. [c.215] Для определения производительности гидроциклона можно воспользоваться уравнением расхода при истечении жидкости из затопленного отверстия V = (я 4) J/Ap/gp , где Цр = = dy D — dl) — коэффициент расхода Ар — перепад давления в циклоне рс — плотность суспензии. [c.217] Значения и зависят от конструктивных размеров гидроциклона, физических свойств исходной суспензии, режима ее движения и соотношения потоков осадка и фугата. Обобщенные формулы для надежного расчета отсутствуют, поэтому в инженерных расчетах пользуются опытными данными. [c.217] Гидроциклоны применимы также для разделения нестойких эмульсий, в которых одна из жидких фаз находится в дисперсном виде (капли). Процесс сильно осложняется в данном случае тем, что капли внутри гидроциклона изменяют свою форму и размеры, а также коалесцируют. Работу гидроциклона характеризуют двумя коэффициентами разделения. Для фугата бф = 1 — a -Ja СТ a ДЛЯ осадка = 1 — (1 — uot)/(1 — а ), где u t, uut и — объемные концентрации тяжелой фазы в исходной эмульсии, осадке и фугате. [c.217] Имеющиеся опытные данные показывают, что с ростом VJV величина бф падает, а eq растет по мере увеличения входной скорости эмульсии. Увеличение концентрации тяжелого компонента в эмульсии приводит к резкому падению бф и росту в степени, возрастающей с увеличением Уф/Ус- На кривых, характеризующих зависимость бф и от скорости входа эмульсии W в гидроциклон, отмечается резкий экстремум, возрастающий в первом случае по мере уменьшения Уф/Ус, а во втором —по мере уменьшения Уо/Ус- За пределами этой оптимальной скорости разделяющая способность гидроциклона уменьшается. Обобщающие закономерности по разделяющей способности и гидравлическому сопротивлению гидроциклонов для разделения эмульсий пока отсутствуют. [c.217] Существует ряд конструкций циклонов, из которых наибольшее распространение получили аппараты различных модификаций, разработанные научно-исследовательским институтом очистки газов (НИИОГАЗ). Схема одного из этих циклонов (тип ЦН-15) показана на рис. У-6, а. Циклон состоит из цилиндро-конического корпуса диаметром до 1 м, снабженного вверху тангенциально расположенным штуцером для закручивания входящего потока газовзвеси, нижним штуцером для выхода осевшей пыли в сборник (бункер) и газоотводящей трубы, соосной с корпусом. Последняя иногда снабжается на выходе из аппарата улиткой. Как и в гидроциклоне, входящая газовзвесь приобретает вращательное движение и, огибая газоотводящую трубу, перемещается вниз в кольцевом пространстве и далее в периферийной части конуса. Содержащиеся в газовзвеси твердые частицы отбрасываются центробежной силой к стенке корпуса и стекают в бункер, а очищенный газ, начиная с выхода его из кольцевого пространства, непрерывно удаляется по газоотводящей трубе. Таким образом, внутри циклона возникают два вращающихся потока — нисходящий на периферии и восходящий в центральной части. Улитка служит для преобразования вращательного движения уходящего газа в прямолинейное. Циклон применяется для очистки газовзвесей с содержанием твердой фазы до 400 г/м . Производительность при диаметре корпуса 800 мм достигает 2 м /с. При больших потоках газовзвеси устанавливают группу циклонов (до 8 в группе), с общим бункером и равномерным распределением потока. Основные размеры 1 = 0,60 2 = (0,35—0,4) О а X Ь = (0,660) X (0,20) высота циклонов диаметром 100—800 мм составляет 500—3700 мм. [c.218] Важнейшим характеристическим параметром рабочего процесса циклона является коэффициент очистки газа (степень разделения газовзвеси), равный отношению массового количества осажденных твердых частиц Got, к их массовому количеству в исходной газовзвеси Сет ф = GotlG . [c.220] Отношение массового количества уносимых твердых частиц Сут к их массовому количеству в исходной газовзвеси G называется коэффициентом уноса Фу = (Сет — Сот)/Сст = = 1 — Ф. [c.220] Время осаждения частиц заданного диаметра определяется в зависимости от режима их движения по формулам (V.8)—(V.11), а по времени т и заданной производительности определяется требуемый рабочий объем циклона. Если твердая фа за является полидисперсной, то в расчетах, как и для гидроциклона, базируются на минимальном диаметре осаждаемых частиц, после чего, пользуясь кривой нх распределения по размерам, находят коэффициент очистки газа по формуле (V.17). Необходимые для расчета фракционные коэффициенты очистки газа вычисляют по формуле Фг = Aldi, где А — константа, зависящая от конструкции циклона. Заметим, что существенная зависимость фг от размера частиц наблюдается лишь при d 50 мкм, оставаясь, однако, практически постоянной в широком диапазоне скоростей газа. Так, при di = 40, 20, 10 и 5 мкм соответственно фг = 97, 93, 88, 60%. В зависимости от дисперсного состава твердой фазы величина фпол колеблется на практике в пределах от 50 до 95%. [c.220] Гидравлическое сопротивление циклона Ар (разность давлений на входе и выходе газа) определяется по скорости газа Шц, отнесенной к диаметру цилиндрической части корпуса О (в Па) Ар = = I, (рггг ц/2), где I, —коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый опытным путем рекомендуется Ар = 600— 1000 Па, что соответствует I = 15—25. [c.221] Вернуться к основной статье