ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осаждение из "Теоретические основы типовых процессов химической технологии" Для разделения неоднородных смесей применяют методы, основанные на использовании различия плотности сплошной и дисперсной фаз (осаждение) и на выделении твердой фазы на пористой перегородке, которая пропускает сплошную и задерживает дисперсную фазу (фильтрование). Эти методы применяют как для жидких, так и для газовых дисперсий. Для газовых дисперсий используют также улавливание твердых частиц на поверхности жидкости (мокрая очистка газов). [c.226] В процессах осаждения движущая сила, обусловленная различием плотностей фаз, вызывает движение частиц и расходуется на преодоление сопротивления среды. Если осаждение происходит в поле земного тяготения, то движущей силой процесса является сила тяжести. Такой процесс называется естественным осаждением или отстаиванием. Движущей силой процесса осаждения может быть также центробежная сила. Она может быть создана вращающимся потоком неоднородной смеси в неподвижном аппарате (это реализуется в газовых циклонах и гидроциклонах) или путем вращения рабочего органа аппарата с находящейся в нем неоднородной смесью (это реализуется в отстойных центрифугах). Осаждение частиц из газов может проводиться в электрическом поле (электрическая очистка газов). В этом процессе движущая сила создается за счет взаимодействия заряженных частиц с электродом. [c.226] В процессах фильтрования движущая сила, обусловленная разностью давлений по обе стороны фильтровальной перегородки, расходуется на преодоление гидравлического сопротивления перегородки и находящегося на ней осадка. Разность давлений может создаваться путем подачи суспензии под давлением (фильтры давления), создания разрежения за фильтровальной перегородкой (вакуум-фильтры) или за счет центробежной силы (фильтрующие центрифуги). [c.226] Осаждение чаще всего применяется как метод разделения суспензии и пылей. Оно используется также для разделения различных дисперсий типа жидкость — жидкость. В таких системах дисперсная фаза может быть как легче, так и тяжелее сплошной фазы. В суспензиях и пылях частицы имеют большую плотность, чем сплошная фаза. [c.226] При ф 0,2 дисперсии ведут себя как неньютоновские жидкости. [c.227] Другой причиной меньшей скорости стесненного осаждения по сравнению со свободным является движение сплошной фазы в направлении, противоположном движению частиц, за счет ее вытеснения осаждающимися частицами. [c.227] Значение коэффициента сопротивления определяется выражениями (II. 168) и (II. 169). Закономерности движения частиц при стесненном осаждении описаны в гл. И, исходя из модели потока дрейфа. Скорость стесненного осаждения можно рассчитать по формуле (II. 167), если вместо в нее подставить значение определяемое выражением (II. 171). Функция /(ф), входящая в это выражение, находится на основании опытных данных [формула (II. 176)]. [c.228] На практике чаще всего приходится иметь дело с полидисперс-ными суспензиями, т. е. такими, которые содержат частицы различных размеров. Процесс осаждения проводится с целью очистки (осветления) сплошной и сгущения твердой фазы. Тогда не ставится задача разделения частиц по размерам. [c.228] Используя зависимость скорости движения частиц от их размеров, можно в процессе осаждения разделять твердую фазу на фракции. Такой способ разделения твердых частиц по размерам называется классификацией. [c.228] При движении по горизонтальному отстойному каналу (лотку) происходит классификация частиц по размерам ближе к входу оседают крупные частицы, а по мере удаления от входа — все более мелкие. В результате высота слоя осадка изменяется по длине, что обусловливает изменение скорости жидкости. Поэтому приведенный выше расчет является приближенным. Для эффективной работы таких аппаратов движение должно быть ламинарным. Этим условием определяется выбор значения скорости жидкости Шг, прямо пропорциональной длине отстойника. Работу аппаратов ухудшают возмущения на входе, вызывающие турбулизацию потока. [c.231] Отстойники непрерывного действия представляют собой цилиндрические емкости с коническим дном. Суспензия подается в центральную часть аппарата, а осветленная жидкость отводится по периферии. Сгущенный осадок с помощью гребков, установленных на медленно вращающемся вертикальном валу, отводится через отверстие в днище (рис. П1. 19, г). Такие отстойники широко распространены в промышленности. Диаметр их может достигать 120 м. Для экономии производственной площадн отстойники этого типа делаются многоярусными. [c.231] Другой тип отстойников непрерывного действия — аппараты с наклонными перегородками. На рис. П1. 19, схематично изображен цилиндрический отстойник с коническими перегородками. Суспензия поступает по периферии в пространство между двумя соседними конусами. Осветленная жидкость отводится через воронки, установленные внутри конусов в их верхней части. Осадок, образующийся на наружной поверхности конусов, сползает вниз и выгружается через центральное отверстие в днище. Чтобы осадок сползал, угол наклона конуса должен превышать угол естественного откоса осадка. [c.231] Чем крупнее частица, тем выше Wq и тем больше при прочих равных условиях значение R в формуле (П1.65). Очевидно, что чем больше частица, тем на меньшем расстоянии от входа она достигает поверхности нижнего конуса. [c.234] Условие постоянства скорости свободного осаждения, принятое в изложенных выше выводах, является приближенным, поскольку не учитывает изменения скорости осаждения, обусловленного изменением относительного содержания дисперсной фазы по высоте. Нужно также считаться с возможными изменениями режима движения жидкости по длине вследствие изменения скорости. [c.234] Осаждение в поле центробежной силы. Процессы осаждения в поле центробежной силы и силы тяжести подчиняются одинаковым закономерностям. Главную роль в этом случае играет центробежная сила, значение которой определяется центробежным ускорением Сц = (ш — угловая скорость 7 — радиус вращения). Отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести /Ср = ( i R/g называют фактором разделения. Разделение суспензий в поле центробежной силы проводится в осадительных центрифугах — машинах, рабочим органом которых является вращающийся барабан (вертикальный или горизонтальный). Внутри него находится разделяемая суспензия. На рис. П1.21 схематично показан один из распространенных типов таких центрифуг. Для разделения эмульсий и тонких суспензий используются тарельчатые сепараторы (рис. П1.22), ротор которых представляет собой пакет конусов. Центрифуги классифицируют по фактору разделения на нормальные (/Ср 3000) и сверхцентрифуги (/Ср 3000). Центробежная сила может создаваться также за счет придания потоку вращательного движения в циклонном аппарате (гидроциклоне или аэроциклоне). [c.235] В осадительных центрифугах непрерывного действия суспензия подается в один конец ротора, а осветленная жидкость отводится из противоположного конца. Вследствие возмущений, вызываемых устройствами для выгрузки осадка, структура потока в роторе центрифуги не соответствует модели идеального вытеснения и имеет место перемешивание жидкости, что отражается на содержании частиц в осветленной жидкости. Это учитывается эмпирическими коэффициентами, значения которых приводятся в специальной и справочной литературе. [c.236] Аэроциклоны используются для очистки газов при содержании в них твердых частиц до 3 кг/м . Обычные циклоны обеспечивают выделение частиц размером до 10 мкм. Батарейные циклоны и мультициклоны могут улавливать частицы размером 2—3 мкм, а аппараты специальных конструкций — более мелкие частицы. [c.237] В выхлопной трубе имеются два винтовых потока — наружный восходящий и центральный нисходящий. В восходящем потоке происходит некоторая дополнительная сепарация пыли. Рабочим объемом циклона считается объем между входным сечением выхлопной трубы и нижним разгрузочным отверстием. В нем происходят процессы сепарации и вторичного запыления газа, которые в совокупности определяют степень его очистки. [c.238] Время осаждения т, определяемое по уравнению (111.70), примерно на 25% меньше рассчитанного по уравнению (III. 69). Оно также меньше времени, рассчитанного по формуле (III. 67), поскольку этой формулой не учитывается возрастание угловой скорости с уменьшением радиуса вращения. [c.239] Для заданных производительности и размерах циклона можно по формуле (III. 68) рассчитать время пребывания в нем дисперсии и затем по формулам (III. 67) или (III. 70) найти минимальный размер выделяемых в циклоне частиц. Чем меньше этот размер, тем выше степень очистки т), определяемая как доля отсе-парированной дисперсной фазы от ее содержания в исходной дисперсии. [c.240] Вернуться к основной статье