14. Напорные циклоны.

Применяются для выделения из производственных СВ грубодисперсных примесей минерального происхождения.

1 – цилиндрическая часть циклона

2- сливной патрубок осветленной воды

3- питающий патрубок

4 – корпус гидроциклона

5 – шламовый патрубок.

В напорных гидроциклонах СВ поступает под давлением в питающий патрубок тангенциально расположенный к цилиндрической части циклона. За счет этого поток приобретает вращательное движение. Возникающие центробежные силы перемещают взвешенные частицы к стенкам аппарата по спиральной траектории вниз к шламовому патрубку. Очищенная вода удаляется через верхний патрубок.

Напорные гидроциклоны имеют высокую эффективность. Чаще всего используются гидроциклоны с диаметром цилиндрической части 15-1000 мм.

Напорные гидроциклоны могут быть единичными и батарейными – мультигидроциклоны.

Напорные гидроциклоны используются при осветлении СВ, а также в различных процессах утилизации образующихся осадков. При осветлении производственных СВ мультигидроциклоны обеспечивают высокую степень очистки. Основное влияние на процесс разделения оказывает окружная скорость движения. Величина этой скорости определяет интенсивность вращения жидкости и фактор разделения.

Размеры напорных гидроциклонов подбирают в зависимости от количества СВ а также от концентрации и свойств взвешенных веществ.

В большинстве случаев напорные гидроциклоны работаю без противодавления со стороны сливного патрубка и патрубка для шламов. Т.е.давление на выходе из этих патрубков равно атмосферному.

Производительность гидроциклона [л/сек] рассчитывается исходя из его размеров.

Требуемое число гидроциклонов опред-ся по расчетной производительности: n=Q_расч. / Q

Эффективность осветления СВ в гидроциклонах рассчитывается на основе результатов анализов гранулометрического состава частиц твердой фазы.

Гидравлическую крупность можно находить по упрощенному уравнению:

k_m – коэффициент, учитывающий влияние взвешенных веществ на турбулентность потока. При небольшой концентрации взвешенных веществ и для агрегативно устойчивых суспензий k_m =0,04

α – коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости. α=0,45.

При выборе конструкции напорных гидроциклонов необходимо учитывать:

1. Эффективность разделения СВ.

2. Абразивные свойства твердой фазы.

3. Химическую агрессивность жидкой фазы.

4. Предельное давление перед аппаратом и требуемое давление в сливном трубопроводе.

5. Гранулометрический состав и плотность частиц твердой фазы.

6. Механическую прочность частиц твердой фазы.

7. Производительность установки.

15. Центрифуги.

Используются реже чем осадители и фильтры. Это связано с тем, что процесс центрифугирования является энергоемким.

Условия применения центрифуг: 1) Локальная очистка производственных СВ, при этом осадок – ценный продукт, который может быть утилизирован. 2) Мелкодисперсный состав загрязнений, когда для их выделения не могут быть применены химические реагенты.

Они бывают отстойные и фильтрующие.

Фильтрующие центрифуги используют для разделения грубодисперсных систем.

Отстойные – для разделения труднофильтрующих тонко- и грубодисперсных суспензий, а также для классификации суспензий по размерам и плотности частиц.

Наиболее перспективными считаются отстойные центрифуги.

Важнейшей характеристикой центрифуги является фактор разделения и продолжительность центрифугирования.

ω – угловая скорость вращения, рад/сек

r – радиус вращения, м

для выделения из СВ тонко- и среднедисперсных примесей применяют центрифуги с фактором разделения более 2500.

Центрифуги периодического действия используются при концентрации нерастворимых примесей в СВ до 3 г/л. Также их используют в том случае, если образующиеся осадки цементируются или характеризуются высокими абразивными свойствами. Такие центрифуги применяются для очистки СВ расход которых не превышает 20 м³/час. Гидравлическая крупность частиц 0,05-0,01 мм/с.

Большое распространение получили горизонтальные шнековые центрифуги (ОГШ). Их используют для выделения взвешенных частиц с гидравлической крупностью 0,2 мм/с. В этом случае используют противоточные центрифуги.

В прямоточных центрифугах возможно выделение взвешенных частиц с гидравлической крупностью 0,05 мм/с.

Центрифуги непрерывного действия применяются при очистке СВ с расходом 50-100 м³/час.

Основной расчетной величиной является гидравлическая крупность выделяемых частиц в поле центробежных сил. Эту величину определяют экспериментально.

При расчете определяют также фактор разделения, высоту осветленного слоя и время центрифугирования.

Производительность центрифуги:

V_B - расчетный объем ванны ротора. Он зависит от высоты осветляемого слоя.

h- высота осветляемого слоя

D – наибольший внутренний диаметр ротора.

D_c – диаметр порогов сливных окон.

τ – продолжительность пребывания суспензии в роторе.

Объем ванны ротора используется не полностью, поэтому фактическая производительность равна:

Q_ф = kQ

Коэффициент использования объема ванны обычно принимается 0,4-0,6