Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

банами и распределяется по поверхности отстойного барабана. За счет центробежной силы частицы осаждаются на этой поверхности, а ос­ ветленная жидкость под некоторым давлением удаляется из центри­ фуги через специальное герметическое устройство со стороны широ­ кого конца барабана. Осадок с помощью шнека перемещается по внут­ ренней поверхности отстойного барабана в сторону меньшего диаметра и выводится из центрифуги.

В, некоторых конструкциях центрифуг отстойный барабан имеет цилиндрическо-коническую форму. Длина цилиндрической части при­ мерно соответствует длине эффективной поверхности конической цен­ трифуги.

Центрифуги со шнековой выгрузкой могут работать как сгусти­ тели с числом оборотов барабана 2000—3000 в минуту и как осветли­

ОсаОй'к

Рис. 5-10. Центрифуга непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка:

1 — барабан; 2 — шнек

тели с числом оборотов 6000—8000 в минуту. Шнековый барабан де­ лает оборотов на 2—3% меньше, чем отстойный. Давление жидкости на выходе достигает 30 м вод. ст. В связи с этим потребность в насосе для откачки осветленной жидкости отпадает.

'Расчет центрифуг со шнековой выгрузкой осадка производится в том же порядке, что и центрифуг с периодической выгрузкой. Эффек­ тивная длина центрифуги L здесь значительно меньше общей длины конического барабана и зависит от угла конусности и ширины борти­ ков N. Другая часть длины барабана служит для обезвоживания, осадка. При определении фактора разделения расчетный радиус при­

нимается равным г = -5---- N. Эквивалентная поверхность осажде­ ния равна

(5-48)

Величина F0 может быть определена и по формуле (5-45).- Центрифуги со шнековой выгрузкой осадка применяют для окон­

чательного концентрирования скопа оборотных вод после скребковой ловушки и других отстойников; начальная концентрация около 0,5%, конечная — около 40—50%. Они могут быть использованы также для

117

очистки щелоков от шлама с начальной концентрацией от 2—3 до 10—12%. Концентрация осадка на выходе по-прежнему 40—50%.

■ Схема непрерывно действующей тарельчатой центрифуги показана на рис. 5-11. Она состоит из барабана, внутри которого вместе с ним вращается пакет тарелок с конусными поверхностями. Жидкость на очистку подается через центральную трубу и распределяется между тарелками через специальные отверстия в тарелках,, сделанных на небольшом расстоянии от их края. Боковая поверхность барабана имеет отверстия для выхода сгущенной суспензии. Легкая часть жид­ кости проходит между тарелками к центру и удаляется через кольце­ вое сечение трубы в верхней части центрифуги. Чем больше число та­ релок в пакете, тем больше эффективная поверхность осаждения и

тем больше производительность центрифуги. Эквивалентная по­ верхность осаждения в такой цен­ трифуге определяется по формуле

F ^ i D ^ N , (5-49)

Более точно, с учетом всех размеров, эквивалентную поверхность определяют по формуле

Тарельчатые центрифуги рассмотренного и других типов приме­ няют для сепарирования дрожжевой суспензии, очистки масел и т. п.

Производительность центрифуг

Зная эквивалентную поверхность осаждения центрифуги и вычис-- лив по формулам (5-5) и (5-6) скорость отстаивания, производитель­ ность центрифуги по осветленной жидкости можно определить по фор­ муле (5-9). Производительность по объему исходной суспензии из формулы (5-11) равна

118

Хх и jc2 — концентрации исходной суспензии и осадка.

Пример 2. Определить производительность центрифуги для условий улав­ ливания частиц диаметром 10 мкм, если плотность частиц 2800 кг/м3, плотность

Q = 75-6,53-10_ 5 -3600= 17,6 м3/ч.

Пример 3. Вычислить минимальный диаметр улавливаемых частиц в освет­

Принцип разделения фильтрацией заключается в пропускании неоднородной системы через пористую перегородку. При этом взве­ шенные вещества задерживаются перегородкой, а внешняя диспер­ сионная фаза свободно проходит через ее отверстия и поры. Путем фильтрации могут быть разделены жидкие и газовые неоднородные системы лишь с твердой дисперсной фазой, т. е. суспензии и запылен­ ный газ. Наибольшее практическое значение имеет фильтрация сус­ пензий.

В зависимости от концентрации взвешенных веществ в исходной суспензии и образующемся осадке, а также от назначения процесса,

119

можно выделить следующие виды фильтрации: фильтрация с образо­ ванием слоя высококонцентрированного осадка с целью его промывки и дальнейшей обработки; фильтрация, предназначенная для увеличе­ ния концентрации суспензий в небольших пределах, тг е. сгущение; фильтрация жидкостей с незначительным содержанием взвешенных веществ, необходимая для дальнейшего использования жидкостей, т. е.

Фильтрацию применяют при обезвоживании целлюлозной и бу­ мажной массы, при очистке белых щелоков, свежей производствен­ ной воды, осветлении оборотной воды, сырой башенной кислоты и т. п. Кроме того, фильтрация сопутствует таким технологическим про­ цессам, как промывка целлюлозы в диффузорах, сцежах и на фильт­ рах. Основным достоинством фильтрации является сравнительно вы­ сокая скорость процесса и, как следствие этого, компактность обору­ дования.

Движущая сила фильтрации

Движущей силой фильтрации Ар называется разность давлений по ту и другую сторону фильтрующего слоя. Если, например, р х —■

давление на осадок и р 2 — давление в пространстве под фильтроваль­ ной перегородкой, то движущая сила Ар = Р\ — Рі- Иначе говоря,

движущая сила фильтрации представляет собой потерю давления при

+gPc Ас. а давление под перегородкой р 3 = В —р. Движущая сила фильтрации равна -

Др = Рі—Р%= Ро+g p A + P-

Фильтры, в которых движущая сила складывается из давления над суспензией, давления слоя суспензии и разрежения под перего­

Фильтры, в которых процесс фильтрации осуществляется только за счет давления слоя суспензии, называются ф и л ь т р а м и г и д ­ р о с т а т и ч е с к о г о - д е й с т в и я .

Скорость фильтрации

Скоростью фильтрации w0 называется количество фильтрата, отбираемого в единицу времени через единицу поверхности фильтра.

Она зависит от движущей силы фильтрации, структуры осадка, его

120

толщины, вязкости фильтрата и т. п. Поскольку в процессе фильтра­ ции некоторые из этих величии изменяются, скорость фильтрации следует рассматривать, как некоторую мгновенную величину

w0= ^ È - = — , где dx — продолжительность фильтрации, dVA—

общее количество отбираемого фильтрата, dV — количество фильтрата, отбираемого с единицы поверхности фильтра.

Скорость является наиболее важной характеристикой процесса фильтрации. Она может быть определена из уравнения (2-31), которое связывает основные физические величины, характеризующие движе­ ние жидкости через пористый слой:

Обозначения приведены в гл. II на стр. 41—42.

Величина w0 численно равна объемному расходу жидкости через единицу поверхности слоя, т. е. скорости фильтрации. Ее размерность

Величины е, ф и d характеризуют структуру слоя и при постоян­ ных w0, р, и Н определяют его сопротивление.

Соотношение ~99^* ^ - Н = R называется сопротивлением филь­

трующего слоя. Сопротивление единицы высоты слоя называется удель­ ным сопротивлением; оно равно

Скорость фильтрации пропорциональна .движущей силе фильтра­

121