Центрифугирование

Центрифугирование — это процесс разделения неоднородных систем (суспензий, эмульсий) в поле центробежных сил.

Если центрифугированию подвергают суспензию, то под действием центробежных сил она разделяется на твердую фазу (осадок) и жидкую фазу, называемую фугатом. Если центрифугированию подвергаются эмульсию (например, молоко), то этот процесс называется сепарированием.

При осаждении в центробежном поле центробежная сила уравновешивается силой сопротивления среды.

Запишем уравнение баланса сил, которые действуют на частицу в центробежном поле:

где R — расстояние от оси вращения, м; со — угловая скорость вращения ротора, с-1; d — диаметр частицы, м; v — скорость осаждения, м/с; рч — плотность частицы, кг/м3; рс — плотность среды, кг/м3; со2Я — ускорение центробежного поля, м/с2.

Важным параметром, характеризующим работу центрифуги, является фактор разделения Кр, который показывает, во сколько раз центробежная сила превышает силу тяжести (обычно Кр ~ 5000 и более):

Запишем уравнение (2.10) через Кр:

Для ламинарного режима:

откуда получим, что v ~ Кр.

Для переходного режима:

отсюда х ~ Кр'7.

Для турбулентного режима:

отсюда v = Кр’5.

Из анализа всех трех режимов следует, что наиболее эффективно процесс разделения идет при ламинарном режиме.

Расчет отстойных центрифуг периодического действия (рис. 2.5) [11, 12, 18]. Расчет центрифуг сводится к определению продолжительности центрифугирования т. Поскольку наиболее эффективен ламинарный режим, то запишем условие

Отсюда получим скорость Стокса:

Приравняем (2.13) к (2.14). Разделим переменные. Проинтегрируем полученное выражение в пределах от Rj до Я2 и от 0 до т:

где Ri — граница суспензии; R2 — граница осадка. После преобразования получим:

Схема отстойной центрифуги

Рис. 2.5. Схема отстойной центрифуги

Отсюда можно определить т:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >