6 Аппараты для гравитационного осождения неоднородных систем

Гравитационное осаждение используется для грубого разделения суспензий, эмульсий и пылей. Оно основано на осаждении частиц в поле силы тяжести за счет разности плотностей частиц и среды. В эмульсиях частицы диспергированной жидкости оседают или всплывают в дисперсионной среде, затем, сливаясь, образуют второй слой, который далее удаляют из аппарата. При гравитационном осаждении время пребывания неоднородной системы в отстойнике должно быть больше или равно времени осаждения наименьшей частицы, которую необходимо осадить. Скорость потока ω должна быть значительно меньше скорости осаждения ω0, в противном случае осажденные частицы будут вновь взвешиваться. Достоинство гравитационного осаждения – небольшие энергозатраты и простота отстойников. Однако из-за низкой скорости осаждения отстойники низкопроизводительны и применяются только для грубого разделения неоднородных систем. Осаждение обычно предшествует фильтрованию или центрифугированию.Размеры отстойника обратно пропорциональны плотности и размерам дисперсных частиц. Аппараты для осаждения – отстойники, или сгустители. Они могут быть периодическими, полунепрерывными и непрерывными. Чем крупнее частицы и больше их плотность, тем меньше размеры отстойника. На практике чаще применяются непрерывные отстойники. Например, суспензии разделяются в отстойниках с гребковой мешалкой. 1-цилиндроконический корпус; 2-медленно вращающийся вал 3-лопасть; 4-гребок; 5-центральная труба; 6-кольцевой желоб Суспензия поступает в аппарат по трубе 5. Под действием сил гравитации тв. частицы оседают и образуют на дне отстойника осадок, который выгружается через нижний штуцер с помощью гребков. Осветленная жидкость удаляется из сгустителя через желоб 6. Достоинства гребковых отстойников: большая производительность, равномерная плотность и эффективное обезвоживание осадка (отжим за счёт лопастей). Недостаток – громоздкость (d до 120 м). 7 АППАРАТЫ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ

Осаждение неоднородных систем под действием центробежных сил  называется центрифугированием. Центробежное поле создается двумя способами: вращением потока при неподвижном  корпусе аппарата (циклонный процесс); вращением потока вместе с вращением  корпуса аппарата (центрифугирование). По первому способу осаждение  жидкости происходит в гидроциклонах.  Несмотря на более простое  устройство, скорость осаждения в  них невелика, а гидравлическое сопротивление  более высокое. По указанным причинам степень очистки в гидроциклонах  небольшая и они в промышленности используются ограниченно. В данном учебном пособии этот способ не рассматривается.  По второму способу  осаждение жидких неоднородных систем происходит под действием центробежных сил в осадительных центрифугах. Осадительные центрифуги применяются  для разделения суспензий с концентрацией  твердой фазы до 40 % и диаметром частиц 0,005-10 мкм и для разделения эмульсий. После разделения суспензий образуется осадок с небольшим содержанием жидкости и фугат. Осаждение под действием  центробежных сил проводится в барабанах, вращающихся со скоростью  и имеющих  радиус вращения r. Жидкая неоднородная система вводится в барабан снизу. Под действием центробежной силы и силы тяжести свободная поверхность жидкости принимает форму параболоида вращения. Различают центробежное осветление и центробежное отстаивание. Центробежное осветление проводится для очистки жидкостей, содержащих небольшое количество твердых частиц (тонкие суспензии, коллоидные растворы). При малой концентрации дисперсной фазы четкой границы между фугатом и осадком нет. По физической сущности центробежное осветление можно рассматривать как свободное осаждение частиц в поле центробежных сил.     Центробежное отстаивание  проводится для разделения суспензий  и эмульсий. При повышении концентрации твердых частиц в суспензии образуется четкая граница раздела фаз. На первом этапе процесса происходит образование  осадка, на втором - его уплотнение.