Принцип действия центрифуг
В различных отраслях промышленности для разделения неоднородных систем применяется метод центрифугирования. Он основан на воздействии центробежного силового поля на неоднородную систему, состоящую из двух или более фаз — суспензию (жидкость — твердое вещество), эмульсию (жидкость — жидкость), аэрозоли (газ — твердое вещество или газ — жидкость). В последнее время центрифугирование начали применять для разделения растворов и газовых смесей
Машины, в которых осуществляется разделение неоднородных систем в центробежном поле, называются центрифугами.
В книге будут рассмотрены только центрифуги для разделения суспензий и эмульсий, изготовляемые в Советском Союзе. В упрощенном виде центрифуга представляет собой быстро вращающийся вокруг оси пустотелый ротор. Суспензия (или эмульсия) загружается в ротор периодически или непрерывно. Продукты разделения выводятся из ротора также периодически или непрерывно.
В практике центрифугирования применяются два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение. В первом случае центрифуги изготовляются с перфорированным ротором, на внутренней стенке (обечайке) которого уложена фильтровальная перегородка — фильтрующие центрифуги, во втором — с отстойным ротором, имеющим сплошную обечайку — отстойные центрифуги. Изготовляются также комбинированные отстойно-фильтрующие центрифуги, в которых совмещаются оба принципа разделения.
При разделении суспензий в фильтрующих центрифугах в роторе под действием центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтровальную ткань или металлическую сетку с одновременным отложением на последней частиц твердой фазы; жидкость проходит через сита и затем через отверстия в роторе выбрасывается в кожух центрифуги, а осадок выгружается либо во время вращения ротора, либо после его полной остановки.
При разделении суспензий в отстойных центрифугах твердые частицы, имеющие, как правило, больший удельный вес, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы на обечайке ротора в виде кольцевого слоя; Жидкий компонент также образует кольцевой слой, но ближе к оси вращения. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Осадок выгружается на ходу или после остановки машины.
Разделение эмульсий происходит аналогично: у стенок ротора образуется слой тяжелой жидкости, а ближе к оси вращения — слой легкой жидкости. Центрифуги, предназначенные для разделения эмульсий, называются разделяющими центрифугами. Загрузка эмульсии и отвод тяжелой и легкой жидкостей из ротора такой центрифуги осуществляются непрерывно.