Proiectarea unei Centrifugi de Sedimentare

Să se proiecteze o centrifugă de sedimentare, verticală cu trei coloane, cu următoarele caracteristici:

- diametrul tamburului D = 1050 [mm]

- înălţimea tamburului H = 800 [mm]

- turaţia tamburului n = 700 [rot/min]

-densitatea fazei solide ρs= 1450 [kg/m³]

- densitatea fazei lichide ρl = 1133 [kg/m³]

- concentraţia fazei solide în suspensie ψ = 25 [%]

- umiditatea finală a sedimentului μf = 4 [%]

2. Noţiuni generale

Centrifuga este un procedeu mecanic care permite accelerarea separarii componentelor unor sisteme eterogene, ca : suspensii (solide dispersate in 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 mică decât faza dispersată (continuă, particulele suspensiei se depun sau se ridică).

- 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 superioara 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 functie de valoarea factorului de separare Ф:

a) centrifuge normale:

- centrifuge de mica eficacitate Ф =30;

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

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

b) supracentrifuge Ф > 3000;

c) ultracentrifuge Ф = 105...108.

Cu ajutorul fortei 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).

La centrifugare, amestecul eterogen se află în mişcare de rotatie, separarea componentelor efectuându-se fie pe baza diferenţei de densitate dintre faze (sedimentare centrifugală), fie pe baza presiunii generale de forţa centrifugă a lichidului asupra unui strat filtrant (filtrare centrifugală).

In general centrifugarea se aplica la separarea particulelor mai fine, separarea sistemelor disperse cu diferenţă mică între densităţile fazelor.

Centrifugele sunt maşini care permit realizarea procesului de centrifugare. Partea lor principală o constituie tamburul (cilindric, tronconic sau cilindric-conic) în interiorul căruia se introduce suspensia; tamburul este antrenat de mişcarea de rotaţie cu viteza unghiulara ω. La separarea după principiul filtrării, tamburul centrifugal este perforat spre a permite evacuarea filtratului. La separarea după principiul sedimentarii tamburul este neperforat. Centrifugarea de sedimentare se aplică în general pentru separarea suspensiilor greu filtrabile, separarea emulsiilor, iar, în unele cazuri, pentru separarea componentelor amestecurilor gazoase.

Clasificarea centrifugelor

O centrifuga se compune în principal, dintr-un tambur pus în mişcare de rotaţie de un sistem coloidal de antrenare. Centrifugele sunt prevăzute şi cu mijloace necesare pentru descarcarea şi colectarea fazelor separate prin centrifugare. Intreg ansamblul se află într-o carcasă, asamblată rigid sau elastic de un batiu.