ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Центробежный отжим осадка в центрифугах периодического действия из "Центрифуги для химических производств" После накопления в роторе осадка производится его обезвоживание, которое в соответствии с принятой классификацией стадий процесса осуществляется в течение второго и третьего периодов процесса центробежного фильтрования. [c.49] Второй период процесса начинается в момент, когда зеркало жидкости достигает внутренней поверхности осадка. При этом в его порах начинают образовываться мениски и возникает капиллярное давление. [c.49] По окончании отхода гравитационной жидкости начинает проявляться в чистом виде третий период — механическая сушка осадка. К этому моменту заканчивается уплотнение осадка и расположение частиц его скелета делается наиболее компактным [48 ]. [c.49] Не менее сложную картину представляет и характер протекания третьего периода процесса центробежного фильтрования. Пленочное течение жидкости и остаточная влажность осадка зависят от размеров и формы поровых каналов, характера укладки частиц, изменения пористости и удельной поверхности по толщине осадка, угла смачивания и других термодинамических явлений, неизбежно возникающих в дисперсных системах при освобождении части поверхности. Эти параметры осадка определяются условиями его формирования, физико-химическими свойствами суспензии, степенью влияния суффозии и рядом других факторов, количественная оценка которых пока невозможна. Из сказанного следует, что определение остаточной влажности осадка и продолжительности центробежного отжима, обеспечивающей заданную степень осушки осадка, расчетным путем провести невозможно. [c.50] Вместе с тем, теоретический анализ и экспериментальное изучение кинетики процесса центробежного отжима осадка являются необходимыми, так как они позволят глубже уяснить физические закономерности протекания этого процесса и условия проведения его в оптимальном режиме. Более глубокое представление о физиче-.ской картине процесса центробежного обезвоживания может предопределить рациональные направления развития отдельных типов центрифуг. Достаточно сказать, что до настоящего времени оставался не выясненным вопрос, о том, какой из факторов оказывает преимущественное влияние на достижение заданной конечной влажности осадка — фактор разделения или длительность отжима. [c.50] Деление процесса обезвоживания осадка на два периода носит несколько условный характер, так как уже во втором периоде начинают проявляться элементы процесса (пленочное течение жидкости), характерные для третьего периода центробежного фильтрования. Поэтому второй и третий периоды часто объединяют в один и называют его центробежным отжимом осадка [5, 48]. [c.50] Несмотря на указанную выше сложность этого процесса для облегчения его анализа можно внести некоторые упрощающие допущения. Так, проведенные нами эксперименты показали, что при центрифугировании суспензии малой и средней концентрации с минимальным размером частиц более 10 мкм и относительно невысокой вязкостью жидкой фазы уплотнение осадка заканчивается практически уже в первом периоде процесса. Поэтому влияние уплотнения осадка на степень его обезвоживания в большинстве случаев может не приниматься во внимание. О других допущениях будет сказано ниже. [c.50] Рассмотрим вначале процесс отжима гравитационной жидкости, принимая в первом приближении, что после ее отхода в порах осадка остается только связанная влага. [c.50] По установившимся представлениям [70, 93] отход гравитационной жидкости сопровождается перемещением поверхности насыщения с радиуса до радиуса г . — /г. где /1 — высота капиллярного подъема лсндкости у основания осадка, определяемая величиной капиллярного давления. Тер.мин высота капиллярного подъема более правильно относить к процессу пропитки (насыщения) пористой среды смачивающей жидкостью, чем к процессу обезвоживания, но мы будем пользоваться этим термином, так как он широко применяется в литературе по обезвоживанию пористых сред. [c.51] Предполагается [70,931, что движущая сила процесса в течение всего периода отхода гравитационной жидкости меньше гидростатического напора на величину капиллярного давления, развившегося в результате появления менисков. [c.51] Из уравнения (104) следует, что при постоянных значениях SjB и насыщенность осадка в зависимости от времени уменьшается по линейному закону. [c.51] Экспериментальная проверка показала, что в начальный период обезвоживания насыщенность действительно уменьшается линейно в зависимости от времени, а затем отход гравитационной жидкости замедляется и по истечении времени снижение насыщенности до значения 5 не достигается (см. рис. И). [c.51] Причиной этого расхождения является пленочное течение части гравитационной жидкости вслед за прохождением уровня насыщения через слой осадка, тогда как уравнение (104) предполагает участие в движении фронта насыщения всей массы гравитационной жидкости. [c.51] Осадки (с частицами размером более 10 мкм), образующиеся в результате центробежного фильтрования, можно условно подразделить на три группы легко-, средне- и труднофильтруемые. К первой группе отнесем осадки со средним объемным удельным сопротивлением 10 м и менее, ко второй группе — с удельным сопротивлением 10 —10 м и к третьей группе — более 10 м . [c.52] Расчеты по уравнению (106) показывают, что продолжительность периода наиболее интенсивного отхода гравитационной жидкости для осадков третьей группы может составлять более 5 мин, второй группы — менее 1 мин и первой — всего несколько секунд. [c.52] В связи с этим уравнение (106) может использоваться для грубой оценки продолжительности второго периода процесса при центрифугировании труднофильтруемых осадков. В остальных случаях доля времени отхода основной массы гравитационной жидкости в общей продолжительности процесса обезвоживания осадка относительно невелика и может не учитываться. [c.52] Система уравнений (107)—(108) не интегрируется, поэтому авторы работы [93 ] ищут решение ее в виде бесконечного ряда. Это решение здесь не приводится ввиду его громоздкости. [c.52] Фактор центробежного отжима осадка объединяет переменные, влияющие на движение влаги в порах осадка. [c.53] Значение приведенных выше уравнений состоит не столько в возможности проведения предварительного расчета, сколько в установлении относительного влияния отдельных факторов на кинетику процесса обезвоживания. Эти уравнения в основном правильно отражают физическую картину процесса центробежного обезвоживания осадка, причем важно то обстоятельство, что, как видно, например, из уравнения (109), при неограниченном увеличении времени отжима насыщенность S асимптотически приближается к предельному значению S = S . Это было подчеркнуто также в работе 152]. [c.53] Вместе с тем, с некоторыми теоретическими предпосылками этих уравнений полностью согласиться нельзя. Главным образом это касается характера движения поверхности насыщения в осадке и связанной с ним трактовки высоты капиллярного подъема, допущения о постоянстве величины , а также пренебрежения влиянием движения воздуха в порах осадка как на кинетику процесса обезвоживания, так и на величину остаточной насыщенности. [c.53] Вернуться к основной статье