Proiectarea Unei Centrifuge de Sedimentare cu Trei Coloane

Cap.1. Tema şi datele de proiectare

Să se proiecteze o centrifugă de filtrare verticală pe trei coloane cu următoarele caracteristici:

-diametrul tamburului D=1225[mm];

-înălţimea tamburului H=1050 [mm];

-turaţia tamburului n=750 [rot/min];

-densitatea fazei solide ρs=1380 [kg/m³];

-densitatea fazei lichide ρl= 1000 [kg/m³];

-concentraţia fazei solide în suspensie Ψ=15 [%];

-umiditatea finală a sedimentului μf=4 [%];

-materialul de construcţie al tamburului: oţel inoxidabil.

Cap. 2. Noţiuni generale

Centrifuga este un procedeu mecanic care permite accelerarea separarii componentelor unor sisteme eterogene, ca : suspensii (solide dispersate în lichide), emulsii (dispersia, sub formă de picături fine, a unui lichid în altul), amestecuri de gaze etc. Maşinile care realizează centrifugarea pot fi centrifuge, supracentrifuge sau ultracentrifuge.

Separarea componentelor unei suspensii se poate face prin:

- sedimentare adică prin acţiunea diferenţială a gravitaţiei asupra fazelor suspensiei având densităţi diferite; după cum faza dispersată a suspensiei are densitatea mai mare sau mai micădecât faza dispersată (continuă, particulele suspensiei se depun sau se ridică).

Fig. 1. Separarea componentelor unui amestec solid – lichid prin sedimentare

Fig. 2. Separarea componentelor unui amestec solid – lichid prin filtrare

1 - recipient; 2 - suspensie; 3 - sediment; 4 - strat filtrant

- filtrarea cu ajutorul unei suprafeţe sau unui strat poros prin care poate trece numai faza fluidă; spre deosebire de sedimentare, filtrarea nu este condiţionată de diferenţa dintre densităţile fazelor care se separă ci de diferenţa dintre presiunile pe cele două feţe ale stratului filtrant, filtrarea se produce în mod obişnuit în câmpul forţelor de presiune care se realizează datorită presiunii hidrostatice a stratului de suspensie, presiunii pe faţa superioară stratului filtrant, obţinută prin pomparea suspensiei sau cu aer comprimat deasupra stratului de suspensie, depresiunii pe faţa inferioara a stratului filtrant.

Prin urmare, pe când sedimentarea se produce la presiune atmosferică sub acţiunea gravitaţiei, filtrarea se produce, pe baza unei diferenţe de presiune, în condiţiile presiunii atmosferice sau la presiune ridicată.

Centrifugarea se petrece în campul forţelor centrifuge care este mult mai puternic decât forţa gravitaţională (sedimentare) sau decât forţele de presiune (filtrare).

Clasificarea centrifugelor în funcţie de valoarea factorului de separare Ф:

a) centrifuge normale:

- centrifuge de mica eficacitate Ф =30;

- centrifuge pentru cristale Ф = 100...300;

- centrifuge pentru zahăr Ф = 450...650;

b) supracentrifuge Ф > 3000;

c) ultracentrifuge Ф = 105...108.

Cu ajutorul forţei centrifuge se poate accelera sedimentarea, filtrarea, se poate realiza eliminarea înaintată a lichidului dintr-un material solid (desecare), sau sedimentare unui lichid cu conţinut foarte mic de bază solid (limpezire centrifugala).