ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамика осадительных шнековых центрифуг из "Центрифуги и сепараторы для химических производств" Поток жидкости в роторе центрифуги типа ОГШ из-за наличия шнека имеет более сложную структуру, чем в цилиндрических роторах бесшнековых центрифуг поэтому к единому мнению о характере течения жидкости в роторе осадительной шнековой центрифуги исследователи пока не пришли. [c.16] В середине 70-х годов существовали две модели потока поверхностного течения и линий тока. Последняя была разработана для бесшнековых центрифуг перенесена на шнековые центрифуги. В последнее десятилетие указанные модели не получили развития, так как они слишком упрощенно представляли гидродинамические процессы в шнековом. канале ротора. В этот период были разработаны более сложные модели, в которых учитывали наличие шнека и его вращение относительно ротора. [c.16] Впервые такая попытка была предпринята в НИИхиммаше И. А. Файнерманом и Е, К. Джинчарадзе [12]. В предложенной модели исходили из того, что поток в роторе расслоен и имеет ярко выраженный подвижный слой (толщина которого зависит от конструктивных особенностей центрифуги, производительности и фактора разделения) и периферийную вихревую квазиста-ционарную зону. Частными случаями могут быть чисто ламинарный поток по всей глубине ротора и поток с ламинарным ядром и малоподвижной (застойной) зоной. Возможна также промежуточная структура потока переходного режима между ламинарным и вихревым [13]. [c.16] Таким образом, при г— Грт скорость убывает до нуля линейно, а Уг — по гиперболической кривой. [c.17] Для противоточной центрифуги Ai = 0,5...1,0 для прямоточной — 1 = 1,2...2,0. [c.18] Для промышленных центрифуг ориентировочно k2 го -Цгог —Го ). В. И. Соколов и Е. В. Семенов рассмотрели модель, в которой поток жидкости ограничен вращающимся внешним цилиндрическим ротором и вращающимся с другой скоростью внутренним цилиндром, одновременно перемещающимся в осевом направлении [6, 14]. Недостатком этой модели является несколько упрощенное рассмотрение влияния шнека на гидродинамику потока жидкости в роторе. [c.18] При производительности, равной Qom, осевая скорость жидкости в закрытом потоке прямоточной центрифуги постоянна по глубине потока и зависит от относительной скорости вращения и шага шнека [15]. [c.18] По нашим представлениям жидкость течет в винтовом канале, образуемым витками шнека и обечайкой ротора, которая как бы является подвижным дном канала. Переносная скорость жидкости равна скорости вращения шнека. [c.18] Вследствие изменения центробежной силы вдоль радиуса в сечении потока возникают вторичные (циркуляционные) течения [16]. [c.19] В реальных условиях работы центрифуги на характер течения жидкости в винтовом канале влияют также отставание поверхностных слоев жидкости и относительная скорость ротора. [c.19] Профиль скорости жидкости в шнековом канале формируется под воздействием расходного потока и вторичных (циркуляционных) течений, возникающих как вследствие движения жидкости по криволинейному (винтовому) руслу и наличия относительной скорости вращения ротора и шнека, так и под воздействием окружного отставания жидкости от вращения ротора и шнека. [c.19] При ламинарном режиме течения ньютоновской жидкости истинная величина и направление вектора скорости в каждой точке сечения шнекового канала могут быть определены суммированием компонент скорости расходного потока, циркуляционных течений и окружного отставания жидкости. [c.19] Как было установлено нами при экспериментальном исследовании гидродинамики осадительной шнековой центрифуги, наиболее оптимальные условия разделения суспензии достигаются при закрытом потоке. В этом случае возникающие в шнековом канале вихри наименее интенсивны [17]. Экспериментальные исследования осветления малоконцентрированных суспензий, проведенные в НИИхиммаше А, А. Нестеровичем и С. В. Чистяковой, подтвердили более высокую эффективность разделения при закрытом потоке. Эти исследования показали, что производительность противоточной центрифуги с закрытым потоком при одинаковой эффективности разделения на 25...50% выше, чем производительность той же центрифуги при открытом потоке [18]. [c.19] Учитывая эти обстоятельства, а также то, что в последние годы в нашей стране все более широкое распространение получают осветляющие центрифуги с закрытым потоком конструкции НИИхиммаша, ограничимся рассмотрением гидродинамики только таких центрифуг. При этом вторичными течениями, возникающими в результате искривления канала, пренебрегаем, поскольку при малом отношении глубины потока к его ширине и ламинарном режиме течения жидкости профиль расходной скорости практически одинаков в прямом и криволинейном каналах [16]. [c.19] Для описания такого течения предложена специальная винтовая система координат, жестко связанная со шнеком [19]. Однако получить приближенное решение уравнений Навье — Стокса в этой системе аналитически очень трудно. В целях упрощения решения поставленной задачи воспользуемся малостью угла подъема винтовой линии шнека (1...3°) и примем его равным нулю. В результате предельного перехода винтовые координаты перейдут в цилиндрические. При этом, однако, необходимо иметь в виду, что предельное кольцевое течение нельзя понимать буквально, так как оно не является замкнутым. С учетом этого, а также предполагая слоистый характер течения, принимаем Vr = Vz = 0. KpoMie того, принимаем, что ((ЗУф/5ф)=0и (др/д(р) = onst. [c.20] При тех же допуш ениях рассмотрим двумерное ламинарное течение ньютоновской жидкости в винтовом канале ротора [20]. [c.21] стоящий в числителе дроби, имеет сходимость порядка 1/га , а в знаменателе—порядка 1/п . Поэтому при практических расчетах можно учитывать не более четырех членов ряда. [c.23] Рассмотрим вторичные течения, возникающие под воздействием вращения обечайки ротора относительно шнека (без подачи жидкости в ротор) [21]. При этом принимаем те же допущения, что и при решении задачи, когда в ротор подавалась жидкость. Исходное дифференциальное уравнение имеет тот же вид, что и (1.21). [c.23] Относительные значения скорости (Уф )21/у отн=Я(р— —ро)/(1— ро)], рассчитанные по уравнению (1.53) для реальных шнеков, с точностью до 10% совпадают с решением для течения Куэтта между двумя параллельными плоскими стенками в случае, когда падение давления противоположно движению верхней стенки. [c.24] Вернуться к основной статье