ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамика сепараторов из "Центрифуги и сепараторы для химических производств" Особенности распределения потоков жидкости в сепараторах и характер их течения во многом определяют действительное время пребывания частицы в различных зонах поля действия центробежных сил, т. е. в конечном счете — фактическую производительность при заданной гидравлической крупности частиц, подлежащих выделению. [c.29] Исследование гидродинамических закономерностей движения жидкости в роторе сепаратора осложняется, так как процесс разделения происходит в двух взаимно связанных гидравлических пространствах — периферийной полости и центральной, заполненной пакетом тарельчатых вставок. Периферийная полость представляет собой осадительную центрифугу, в которой нет свободной поверхности жидкости, так как первичный фугат отводится и распределяется по высоте пакета тарелок. Для центральной полости характерно ламинарное тонкослойное движение параллельных потоков, направленных к оси вращения между коническими поверхностями. Столь различные условия образования потоков требуют специфического подхода к каждому этапу их движения, но в то же время эти потоки нельзя рассматривать изолированно один от другого. Необходимость комплексного исследования гидродинамики внутрироторных потоков впервые была обоснована Г. А. Куком [28]. [c.29] Ввиду того, что основной процесс разделения на сепараторах происходит в тонкослойных потоках, внимание исследователей гидродинамики было сконцентрировано на изучении движения жидкости в межтарелочных пространствах и лишь ограниченное число работ посвящено изучению потоков в периферийной полости ротора. [c.29] В работе [30] предложены более сложные формулы для определения составляющих скорости потока. Автор исходит из условий ламинарностн течения и параболического закона распределения профиля скоростей в осевом направлении. Вследствие этого, полученные выводы имеют ограниченное применение. При расчете профиля скоростей в шламовом пространстве, приведенном в работе [31], принято допущение о весьма медленном характере течения в рассматриваемой полости потока вязкой несжимаемой жидкости. Подход к решению задачи несколько отличается от [30], но принятые допущения также делают этот подход неприемлемым для реальных условий. Распределение потоков в шламовом пространстве саморазгружающегося сепаратора описано в работе [32]. С целью упрощения задачи авторы рассматривают в плоском случае линии тока идеальной жидкости внутри прямого угла. Таким образом используется известное решение о характере потоков. Однако для саморазгружающихся сепараторов угол конуса составляет ПО...140°, а угол, приближающийся к прямому, характерен лишь для сопловых сепараторов, но в них имеется отток жидкости к периферии, что не учтено в работе [32]. Существенным недостатком рассмотренных работ (помимо указанных выше допущений) является практическое отсутствие экспериментального подтверждения полученных аналитически зависимостей. Вопросы гидродинамики потоков в шламовом пространстве требуют дальнейшего углубленного изучения с учетом большего приближения к реальным условиям процесса. [c.31] Более широко и полно изучены гидродинамические процессы применительно к межтарелочным пространствам ротора. [c.31] При выводе формулы определения производительности Г. И. Бремер [33] сосредоточил внимание на перемещении частицы в потоке, подчиняющемся всем законам ламинарного течения. В процессе дальнейшего развития теории сепарирования выявилась необходимость в более углубленном изучении потока жидкости в межтарелочных пространствах и влияния его особенностей на процесс выделения частиц расчетного размера. [c.31] В дальнейшем он установил [35], что критическое значение числа Рейнольдса выше при движении жидкости в радиально суживающемся канале, т. е. при перемещении ее от периферии к дентру, чем при движении в радиально расширяющемся зазоре, т. е. при движении от центра к периферии. [c.32] Однако, расчеты ряда распространенных отечественных и зарубежных конструкций сепараторов, имеющих тарелки с шипиками, показали, что параметр V/sin а находится в диапазоне 105...130. Между тем производительность этих сепараторов в основном соответствует расчетным характеристикам, т. е. такая высокая степень турбулентности не отмечается. [c.32] При образовании межтарелочного зазора шипиками, определение / ст по этим формулам будет менее точным, так как при их выводе исключено влияние сил Кориолиса. [c.33] Применительно к реальным конструкциям сепараторов, в каналах нижних тарелок число Рейнольдса может доходить до 42-10 в сепараторах разделителях [40] и до 70-10 в сепараторах сгустителях, уменьшаясь по мере достижения потоком верхних тарелок, соответственно до 200 и 350. [c.33] Размеры участка стабилизации потока вероятно также должны корректироваться в зависимости от удаления межтарелочного пространства от источника питания. [c.33] Время пребывания частицы в межтарелочном пространстве зависит от равномерности омывания потоком поверхности тарелок. Исследования [29] тарелок с шипиками показали, что при подаче жидкости через отверстия интенсивно омывается потоком жидкости около 40% от всей площади тарелки. С увеличением межтарелочного зазора или повышением производительности поверхность тарелки, интенсивно омываемая потоком, увеличивается. Исследования, проведенные на тарелках с планками при периферийной подаче жидкости, выявили наличие нескольких зон движения жидкости в межтарелочном пространстве. Продолжительность нахождения жидкости в разных зонах довольно различна и разница во времени доходит до 70%. [c.33] Поскольку производительность разделения близка к расчетной, можно полагать, что отрицательное влияние на эффективность сепарирования ряда гидродинамических факторов компенсируется другими явлениями. [c.33] Среди этих явлений следует рассмотреть особенности воздействия центробежного поля на характер течения потока и возможность предотвращения (при определенных условиях) перехода ламинарного потока в турбулентный. В этом отношении заслуживает внимания работа Джонстона [25], в которой доказывается воздействие эффекта стабилизации турбулентного течения со сдвигом с помощью кориолисовых сил, возникающих во вращающихся системах. При этом автор считает, что описанный в работе эффект обусловлен только кориолисовыми силами, а радиальное расстояние в канале и положение канала по отношению к оси вращения влияния не оказывают. [c.34] Эффект лодавления турбулентности рассматривается на примере каналов турбомашин, но, в известной мере, полученные результаты могут быть использованы и применительно к другим вращающимся системам. [c.34] Одно из направлений аналитических исследований гидродинамических закономерностей движения жидкости в межтарелочных пространствах, получившее наибольшее развитие, основано на работах Е. М. Гольдина [41—44]. Он предложил метод исследования межтарелочных потоков путем преобразования системы уравнений Навье — Стокса и неразрывности применительно к биконической системе координат р, х, ф (рис. 1-12). В дальнейшем эта система координат и подход Гольдина к решению задачи были использованы многими советскими и зарубежными исследователями. [c.35] Ввиду того, что предложенная система уравнений в исходном виде не решается, применять ее для проведения аналитических исследований потоков можно только при условии отдельных упрощений. О правомерности различных допущений в настоящее время нет единого мнения и каждый автор решает задачи определения перепада давления и построения профиля скоростей в рассматриваемых участках межтарелочного пространства в зависимости от своего подхода к возможности пренебречь теми или иными членами уравнения или параметрами процесса. В результате получено значительное число уравнений, зависимостей, графиков, которые опубликованы в ряде монографий и во многих статьях. Ввиду обширности имеющихся материалов полное обобщение их в пределах данной книги не представляется возможным. [c.35] При Т1 = 1 средние слои межтарелочного потока не вовлекаются во вращательное движение тарелок, поэтому необходимо, чтобы т] 1. В реальном сепараторе это условие всегда выдерживается, так -как т) обычно не превышает 0,01 и, следовательно, поток устойчив. [c.35] Шиляев [45], используя также биконическую систему координат, полагает для построения профиля скоростей и определения критерия устойчивости несколько иную методику, предусматривающую использование величины и параметра, аналогичного т). [c.35] Вернуться к основной статье