ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет центробежного фильтрования в шнековых фильтрующих центрифугах из "Расчет и конструирование шнековых центрифуг" Шнековые фильтрующие центрифуги принадлежат к числу широко распрост )аненной разновидности центрифуг непрерывного действия. Несмотря на то, что принципиальная схема этих машин известна еще с прошлого столетия, внедрение их в промышленность началось только с середины 40-х годов XX в. в угледобывающей промышленности, а позднее в химической. В отличие от осадительных шнековые фильтрующие центрифуги лишь только в последние 10—20 лет привлек и внимание специалистов. Тем не менее есть основания полагать, что особенности процесса сейчас достаточно изучены. [c.26] Опытом эксплуатации фильтрующих центрифуг непрерывного действия установлено также заметное влияние на производительность концентрации суспензии. Это положение распространяется и на шнековые машины. Более концентрированная суспензия, снижая нагрузку на машину по жидкой фазе, способствует одновременно в значительной степени устранению угрозы прорыва суспензии вдоль образующей ротора и возникновения переходного режима. Естественно, что производительность растет с увеличением концентрации, особенно если она более 60%. [c.29] Важным фактором, обеспечивающим нормальную работу машины, является надлежащий гранулометрический состав твердой фазы. Режим работы во многом зависит от этой характеристики суспензии. Как правило, шнековые фильтрующие центрифуги эффективно разделяют продукты с размером частиц более 0,25 мм. Наличие более мелких фракций увеличивает относительный унос, приводит со временем к забиванию сита и режиму захлебывания. Крупная фракция обеспечивает лучшую кинетику процессов -в зоне напорного фильтрования и при центробежном отжиме. [c.29] Для повышения эффективности промывки необходимо создать условия в роторе, при которых достигается утолщение слоя в зоне отжима, ибо подача промывных вод на тонкий слой осадка приведет толькй к его размыванию и нарушению нормального течения процесса. Обычно для увеличения толщины слоя в зоне промывки ликвидируют витки шнека на этом участке и получают режим движения слоя, близкий к режиму в центрифугах с поршневой выгрузкой (см. рис. 6). Толщина слоя бпр, образующегося на длине lap, позволяет осуществлять промывку. Следует такж отметить, что время пребывания продукта в этой зоне значительно увеличивается, йоз-воляя тем самым благоприятно вести процесс. [c.29] Основное преимущество шнековых фильтрующих центрифуг, применяемых в химических производствах, — высокий фактор разделения fr 1200. .. 1800. При таком интенсивном воздействии центробежного поля обе стадии процесса протекают очень быстро. Напорное фильтрование и центробежный отжим не требуют значительных фильтрующих поверхностей, что определяет преимущества конструкции по размерам и металлоемкости. Однако высокая ст епень промывки осадка на этих машинах не всегда может быть достигнута из-за невозможности регулирования времени пребывания продукта в роторе в широком диапазоне. [c.29] Рассмотрим некоторые особенности технологического расчета центрифуг этого класса. Важным критерием, определяющим нормальный режим работы, является структура осадка в рото-. ре. Равномерное распределение твердой фазы по фильтрующей поверхности, особенно в зоне центробежного отжима, способствует скорейшему достижению равновесной влажности и устойчивой работе машины. Параметры машины должны обеспечить равномерное тонкослойное сползание осадка по ротору без вспучивания слоя. [c.30] Как следует из уравнения (27), толщина слоя уменьшается от узкого конца ротора к широкому по гиперболической зави-симости. Уменьшение бел способствует лучшему отжиму и достижению минимальной влажности. [c.31] В связи со сложностью описанной модели процесса для расчета производительности скоростных шнековых фильтрующих центрифуг предложены в основном формулы моделирования, построенные с учетом технологических особенностей разделения [18]. [c.32] Поскольку фильтрующая пов ерхность пропорциональна (см. рис. 6), а перепад давления в общем случае определяется высотой столба суспензии he и фактором разделения (Ар жсопз Лс Fr ), причем he в свою очередь пропорциональна Dyt,. то производительность Q г onst D Fr. [c.32] Для моделирования процесса центробежного отжима необходимо учесть следующие соображения. Теоретический анализ усредненной влажности продукта после центрифугирования w, определяемой в основном капиллярными силами (стыковая влага), показывает, что ее величину можно определить следующим уравнением в зависимости от размера частиц d и толщины слоя бел [11] ш = шсл(1— 0,4с /бсл), где iW л — количество влаги во внутренних частицах слоя. [c.32] Здесь индекс н относится к натурной машине, индекс м — к модели. [c.33] В скоростных шнековых фильтрующих центрифугах широкое распространение получили роторы каркасной конструкции (рис. 8). Ротор состоит из набора колец /, которые со строгим фиксированным шагом скреплены сваркой с несущими ребрами 2. В свою очередь ребра приварены по концам к фланцам 3 и 4. В вертикальных машинах нижний фланец имеет большую толщину и служит для крепления на валу центрифуги, а в горизонтальных — фланец меньшего диаметра является несущим и имеет большие толщину и жесткость. Фильтрующее сито 5 устанавливают в potope с помощью прижимных колец 6 и винтов. [c.34] Наряду с каркасными роторами применяют их разновидность— технологически более сложные в изготовлении щелевые роторы (рис. 9), отличие которых заключается в том, что кольца/и ребра 2 образуют из одной оболочки фрезерованием щелей а. В остальном щелевой ротор аналогичен каркасному. [c.34] Принципиальной особенностью расчета на прочность роторов обеих конструкций является то, что роторы состоят из набора связанных между собой конструктивных элементов (кольца, ребра, фланцы), к которым не могут быть применены известные решения из теории оболочек и пластин, как это имеет место при расчетах роторов других центрифуг (5]. Поэтому анализ напряженно-деформированного состояния каркасного ротора необходимо осуществлять с учетом указанной особенности. Внутрен-, ние усилия и деформации в каркасном роторе можно определить рассмотрением любого из его элементов с учетом взаимосвязи с другими. Нетрудно, однако, видеть, что расчет лучше начинать с рассмотрения напряженно-деформированного состояния ребер, на которых замыкаются реакции от остальных элементов— колец и фланцев. [c.34] Задача прочностного расчета ротора сводится к интегрированию уравнения (35) при краевых условиях, определяемых на концах ребра из условия совместности перемещений с фланцами. [c.37] Прежде чем переходить к решению уравнения краевой задачи, необходимо рассмотреть следующий важный вопрос. Для расчета коэффициента фк, входящего в формулу для ао, нужно знать геометрический фактор крутильной жесткости сечения кольца /к. Сечение роторов центрифуг имеет форму произвольной трапеции, для кот орой отсутствуют решения в литературе. Для определения / воспользуемся вариационными методами теории упругости. [c.37] Интересно отметить, что из формулы (39) можно получить известные ранее частные решения для равнобедренной трапеции ( 1 = —кг ао=—1), равнобедренного треугольника (/1 = 0), равностороннего треугольника (к =1 3 — решение Сен-Венана) т. д. [c.38] Полученные уравнения позволяют перейти к непосредственному расчету силовых факторов и напряжений во всех элементах конструкции. [c.38] Непосредственное вычисление коэффициентов однородного уравнения (35) для целого ряда центрифуг, начиная с лабораторной модели (/ рт=150 мм) и кончая максимальным промышленным типоразмером (/)тр=1000 мм), показывает, что коэффициент fli очень велик по сравнению с другими и находится в пределах 10 —10 . [c.39] Несколько слов о физическом смысле коэффициентов однородного уравнения. Как видно из формул, коэффициент ао зависит от жесткости колец при кручении и, следовательно, характеризует девиационный коэффициент жесткости постели, на которой лежит ребро зависит от жесткости колец в радиальном направлении и поэтому является линейным коэффициентом упругости основания. [c.39] Вернуться к основной статье