Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

где 1,3 — коэффициент, учитывающий увеличение площади отстойника за счет возможной неравномерной подачи суспензии на отстаивание.

При стесненном осаждении в формулу (67) вместо woc под­ ставляют значение wcт-

Пример. Определить производительность, поверхность осаждения и диаметр непрерывно действующего одноярусного отстойника с механизированным удалением осадка для освет­

особенно малоэффективны при разделении смесей, частицы ко­ торых имеют размеры d3< i5 мкм, или когда их плотность близ­ ка к плотности среды. Эффективное выделение таких частиц из суспензий и эмульсий достигается осаждением их в поле дейст­ вия центробежной силы, которая в десятки раз превосходит си­ лу тяжести.

Поле действия центробежных сил создается вращательным движением разделяемого потока при тангенциальном и напор­ ном вводе его в неподвижный корпус аппарата (гидроциклона) или при направлении разделяемого потока во вращающийся ба­ рабан центрифуги или сепаратора, в которых происходит так называемое отстойное центрифугирование.

При вращательном движении смеси на взвешенную частицу действует центробежная сила, отбрасывающая частицу от цент­ ра к периферии со скоростью, равной скорости осаждения.

где т— масса частицы; «в— угловая скорость вращения ее;

R — радиус ее вращения.

58

Для определения эффективности осаждения в центробежных устройствах сравним величину центробежной силы с силой тя­ жести, действующих на частицу.

Сила тяжести (без учета подъемной силы)

Из совместного решения уравнений (68) и (69) получим со2#

8

ни я; она показывает, во сколько раз действие центробежной силы превосходит действие силы тяжести. Чем больше фактор разделения, тем выше разделительная способность центробеж­ ных устройств.

Для барабанов центрифуг и сепараторов, вращающихся с определенной угловой скоростью со, после подстановки в значе­

ние Ф со = и, приняв n2m g , получим

Таким образом, повысить эффективность разделения в цент­ робежных устройствах можно увеличением п или R, но так как в уравнение (71) число оборотов входит в квадрате, то при рас­ чете барабанов центрифуг и сепараторов с высокой эффективно­ стью разделения идут по пути увеличения числа оборотов, из­ готовляя барабаны небольшого диаметра.

Так как центробежная сила, действующая на частицы, боль-

8

частиц в центробежных устройствах также превышает скорость

При ламинарном режиме осаждения в центробежных уст­ ройствах скорость осаждения (в м/с) определяют по уравнению Стокса с учетом фактора разделения, т. е.

и скорость осаждения изменяются, так как они зависят от пере­

59

б) Устройства для центробежного осаждения

Для выделения твердой фазы из суспензий в поле действия центробежных сил применяют гидроциклоны, осадительные центрифуги и сепараторы. Рассмотрим их устройство и работу.

Г и д р о ц и к л о н ы применяют для сгущения крахмального молока при производстве крахмала, выделения песка из извест­

суспензии под действием центробежной силы более крупные ча­ стицы отбрасываются к стенкам устройства и, двигаясь по спи­ рали, отводятся через патрубок 3 в виде сгущенной суспензии, а осветленная жидкость с меньшим содержанием твердых ча­ стиц выводится через патрубок 2 в верхней части устройства.

По мере приближения к оси гидроциклона возрастает ок­ ружная скорость, а вместе с ней и центробежная сила, отбра­ сывающая жидкость к периферии, в результате чего в центре устройства образуется воздушный канал с некоторым разреже­ нием.

В каждой плоскости горизонтального сечения гидроциклона на частицу действуют две силы — центробежная и сила сопро­ тивления потока, движущегося к оси с радиальной скоростью. При этом крупные и тяжелые частицы будут концентрировать­ ся у стенки гидроциклона и, сползая, отводиться снизу, а мелкие и легкие будут концентрироваться у границы воздушного кана­ ла и выноситься восходящим потоком через верхний патрубок. Таким образом, взаимодействие центробежной силы и силы сопротивления приводят к классификации частиц по размеру и плотности в каждом сечении гидроциклона.

60

Приближенно производительность гидроциклона V (в м3/с) может быть рассчитана по уравнению

где dcл — диаметр сливного патрубка, м;

D — диаметр цилиндрической части, м;

Др — перепад давлений в гидроциклоне, Па.

Опытным путем установлено, что эффективное разделение в da —

к разгрузочным окнам 7, а осветленная жидкость отводится через окна 8.

С е п а р а т о р ы широко применяются для выделения сли­ вок из молока, дрожжей из дрожжевого молока, осветления пи­ ва, мелассы и др.

По технологическому назначению сепараторы делятся на се­ параторы-разделители, применяемые для концентрирования су­ спензий и эмульсий и сепараторы-осветлители, предназначен­ ные для выделения твердых частиц из жидкости.

61