Ярославский государственный технический университет
Скачать 0.84 Mb.
|
| Часть 4 Центрифугирование и псевдоожижение ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ Центрифуги нашли очень широкое применение на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности, а также в медицине, по сути дела вытеснив и отстойники, и фильтры. Например, центрифуги применяются для сепарирования молока, крови, растительных масел, осветления душистых ингредиентов для пива, зеленого пива, фруктовых и овощных соков, вина, бочкового шампанского, сиропов, экстрактов чая и кофе, растворов инсулина, лечебной сыворотки, концентрирования и промывки дрожжей, идущих для выпечки хлеба, для пивоварения и кормовых дрожжей, а также пшеничного, кукурузного, картофельного, рисового и корневого крахмала, очистки и обезвоживания сливочного, оливкового, пальмового масел, а также рыбьего и китового жира и т.д. Центрифуги классифицируются в первую очередь по фактору разделения:  /48/где R – радиус ротора, м, n – число оборотов ротора, об/мин. ЦЕНТРИФУГИ
Выгрузка осадка 1. Ручная. 2. Гравитационная. 3. Инерционная. 4. Ножами. 5. Пульсирующим поршнем. 6. Шнеком. 7. Гидравлическая. 8. Вибрационная. Маркировка центрифуг По принципу разделения: осадительные /осветляющие/ – 0, разделяющие /сепарирующие/ – Р, фильтрующие – Ф, комбинированные – К. По расположению и виду ротора: горизонтальные – Г, вертикальные – В, наклонные – Н, с упругой верхней опорой – У, трубчатые – Т, подвесные – П, маятниковые – М. По способу разгрузки: ручная через борт – Б, ручная через днище – Д, ручная с разборкой – Р, кассетная – К, ножевая – Н, гравитационная /саморазгрузка/ – С, шнековая – Ш, поршневая – Д, инерционная – И, вибрационная – В, вибрационно-поршневая – Вп, гидравлическая – Г. По типу металла ротора: углеродистая сталь – У, легированная сталь – Л, коррозионно-стойкая сталь – К, титан – Т, цветные металлы – М, другие материалы – С. Например, центрифуга марки НОГШ – 500К – 5 расшифровывается: Н – нормальная, 0 – осадительная, Г – горизонтальная, Ш – шнековая выгрузка осадка, 500 – диаметр ротора в мм, К – коррозионно-стойкая сталь, 5 – номер модели. В медицинской практике широко используются ультрацентрифуги, ротор которых вращается в вакуумной камере с остаточным давлением 0,001 мм рт. ст. Применяются для разделения белков, вирусов, пигментов, бульонов с бактериями и др. Размер вируса составляет 0,01 мкм. В настоящее время известны около 200 вирусов у человека и животных и столько же у растений. Для выбора центрифуги необходимо знать: а/ диаметр частиц, б/ концентрацию суспензии, в/ тип суспензии, г/ производительность. Производительность центрифуг Осадительные Схема центрифуги представлена на рис. 62.  Рис. 62. Схема осадительной центрифуги. 1 – суспензия, 2 – фугат, 3 – осадок, 4 – ротор, 5 – кожух. 1. Рабочий объем центрифуги  м3 /49/2. Часовая производительность по суспензии:  /50/3. Продолжительность цикла /пуск, осаждение, торможение, разгрузка/   /51/4. Продолжительность осаждения. Скорость осаждения частиц  /52/Откуда  /53/Продолжительность осаждения по формуле /53/ определяется по графику, который представлен на рис. 63.  Рис. 63. График для определения продолжительности осаждения. S – площадь под кривой, а – масштаб графика. Для оценки эффективности работы осадительных центрифуг применяется индекс производительности  /54/где n = 1 для ламинарного режима осаждения, Fср = π · H · (R1 + R2) ∑ – поверхность отстойника, производительность которого одинакова с центрифугой. Общий диапазон ∑ = 50-100000 м2 Для трубчатых сверхцентрифуг ∑ = 1350-2500 м2 для сепараторов ∑ = 5000-50000 м2 Фильтрующие Схема центрифуги представлена на рис. 64.  Рис. 64. Схема фильтрующей центрифуги. 1 – суспензия, 2 – фильтрат, 3 – ткань, 4 – осадок, 5 – ротор. 1. Часовая производительность центрифуги Vчас = 3600 · V/τ цикла где V – объем пропущенного фильтрата, м3. 2. Продолжительность цикла /пуск – фильтрование – промывка – торможение – разгрузка/ τцикла = τп + τф + τпр. + τт + τр 3. Давление фильтрования  Па /55/4. Продолжительность фильтрования Δpц = const; Rф.п. = 0, тогда С = 0 Уравнение фильтрования принимает вид q2 = K · τ, откуда  ;  /56/Прочность роторов центрифуг Давление на стенку ротора  Па, /57/может достигать 5 МПа. Коэффициент заполнения ротора  /обычно 0,5/ /58/'Толщина стенки ротора  м /59/где  ;  σ – допускаемое напряжение /118 МПа /. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ОСАЖДЕНИЕ Разделение жидких неоднородных систем под действием центробежных сил осуществляется также в гидроциклонах. Принцип действия последних аналогичен циклонам. Схема гидроциклона представлена на рис. 65.  Рис. 65. Схема гидроциклона. 1 – суспензия, 2 – осветленная жидкость, 3 – шлам. Обычные габариты гидроциклона D = 300-350 мм, H = 1-1,2 м /грубый классификатор/. С диаметром D = 100 мм и менее – сгуститель суспензии. С диаметром D = 100-15 мм – мультигидроциклоны – применяются для осветления тонких суспензий. Разделяются частицы размеров 5-150 мкм. Производительность  м3/час /60/где dсл – диаметр сливного патрубка, м, D – диаметр корпуса, м, Δp – перепад давления в гидроциклоне, Па. Достоинства: низкая стоимость, большая производительность, отсутствие вращающихся частей. 3/ ПСЕВДООЖИЖЕНИЕ В общем под псевдоожижением понимают превращение слоя зернистого материала в псевдооднородную систему, которой присущи многие свойства капельных жидкостей. Псевдоожижение широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности: получение воздушной кукурузы, сушка зерна, поваренной соли, покрытие оболочкой лекарственных таблеток и сельскохозяйственных семян и др. Характеристики слоя твердых частиц Представим на рис. 66 в крупном плане слой зернистого материала, расположенный на решетке в цилиндрическом аппарате. Снизу подается газ или жидкость.  Рис. 66. Схема слоя зернистого материала в цилиндрическом аппарате. Обозначим: d – диаметр частиц, м,  – сечение аппарата, м2,W0 – фиктивная скорость газа /в свободном сечении/, м/с, W – действительная скорость /в каналах слоя/, м/с, V = S · H – объем слоя, м3, V = Vч + Vж – объем частиц и жидкости /газа/ в слое, м3, Мт – масса частиц в слое, кг,  – плотность частиц, кг/м3,  – насыпная плотность, кг/м3.
 /61/Для неподвижного слоя порозность составляет 0,35-0,45 и ориентировочно принимается равной 0,4.
x = 1 - ε
Уравнение постоянства объемного расхода газа /жидкости/ В свободном сечении В слое зернистого аппарата материала Ve = S · W0 = Sсвоб. · W м3/с /62/ Принимаем ориентировочно Sсвоб. ≈ S · ε, тогда 
Представим условно один цилиндрический канал в слое, как это показано на рис 67.  Рис. 67. Условный цилиндрический канал в слое зернистого материала. Поверхность цилиндрического канала F = πdэ · H, откуда πdэ =  Cмоченный периметр П = πdэ = Для слоя зернистого материала принимается допущение: – суммарная поверхность всех каналов равна суммарной поверхности всех частиц. F = Fч Поверхность частиц Fч = S · H · a где a – удельная поверхность частиц, м2/м3. Смоченный периметр каналов  Эквивалентный диаметр каналов  Удельная поверхность частиц /N – число частиц в cлое/  Теперь  /63/Для частиц неправильной формы вводится Φ – фактор формы. Процессы, протекающие в слое зернистого материала. Представим слой зернистого материала /кварцевый песок/ в цилиндрическом аппарате с дифманометром. Снизу в аппарат подается воздух, дифманометр залит подкрашенной водой. Схема аппарата показана на рис. 68.  Рис. 68. Схема цилиндрического аппарата со слоем зернистого материала и дифманометром. На установке снимаются: показания ротаметра /число делений/ и дифманометра /Δh мм/. Далее по градуировочному графику число делений ротаметра переводится в расход газа / Vc м3/с/. Рассчитывается фиктивная скорость газа  Перепад давлений в слое, определяемый дифманометром,  рассчитывается приближенно по формуле  Опытные данные позволяют построить графическую зависимость Δp = f(W0), которая в общем виде представлена на рис. 69.  Рис. 69. Кривая идеального псевдоожижения 1 – неподвижный слой /фильтрование воздуха/, 2 – псевдоожиженный слой: а/ спокойное псевдоожижение, б/ кипящий слой, в/ слой с барботажем больших пузырей, 3 – унос частиц. По графику на рис. 69. определяются первая и вторая критические скорости /начало и окончание псевдоожижения/. В процессе псевдоожижения слой расширяется, его высота увеличивается, порозность слоя изменяется от 0,4 /т. А/ до 1,0 /т. В/. Для работы промышленных аппаратов обычно принимается порозность, равная 0,75, что соответствует рабочей скорости псевдоожижения /W раб./. Отношение рабочей скорости к первой критической называется числом псевдоожижения:  /64/Зависимость Δp = f(W0) отражает структуру и поведение слоя. Некоторые примеры приведены на рис. 70-73.  I | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины культурология федеральное... «Дальневосточный государственный технический университет (двпи им. В. В. Куйбышева)» в г. Петропавловске-Камчатском | | Учебно-методический комплекс дисциплины социология федеральное агентство... «Дальневосточный государственный технический университет (двпи им. В. В. Куйбышева)» в г. Петропавловске-Камчатском |
 | Российской Федерации Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова | | Методические указания по выполнению реферата Волгоград Ысшего профессионального образования «волгоградский государственный технический университет» камышинский технологический институт... |
| «Московский государственный университет путей сообщения» рабочая программа Ярославский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский... | | Глызин Дмитрий Сергеевич Ярославский государственный университет имени П. Г. Демидова, 150000, г. Ярославль, ул. Советская, 14 |
| Технический регламент о безопасности питьевой воды Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | | Санкт-Петербургский государственный морской технический университет... Рецензия на книгу: С. А. Остроумов "Биотический механизм самоочищения пресных и морских вод: элементы теории и приложения" (Москва,... |
| Издательства или провайдера Доступ ко всем бд ebsco publishing имеют организации дво ран и Владивостокский государственный университет экономики и сервиса; к... | | Изучение культурологической проблематики подростками в горизонте деятельностного подхода Фгбоу впо «Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского» |
| Бойцов Евгений Александрович Правообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ярославский... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Фгбоу впо «Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского» |
| Малые инновационные предприятия как основа становления инновационной экономики России Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова, экономический факультет, г. Ярославль, Россия | | Теоретические основы комплексной технологии окончательной влажно-тепловой... «Орловский государственный технический университет» (Орелгту) и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального... |
| «московский государственный технический университет гражданской авиации»... Кирсановский авиационный технический колледж-филиал федерального государственного бюджетного образовательногоучреждения высшего профессионального... | | Фгоу впо «Орловский государственный аграрный университет», доцент,; Алфеева М. В Гоу впо «Орловский государственный технический университет», студентка |
