Классификация фильтрующих маятниковых центрифуг

 

2. Внутренний радиус слоя суспензии в роторе центрифуги (при его 50%-ой загрузке):

 

3. Фактор разделения центрифуги равен:

 

4. Полагая, что осаждение твердых частиц в поле центробежных сил подчиняется закону Стокса, находим скорость осаждения частиц по формуле:

 

                        где d - минимальный диаметр улавливаемых  кристаллов, м.

5. Длительность процесса осаждения:

 

6. Принимаем длительность периода пуска центрифуги - периода торможения - и периода разгрузки машины от осадка - 
7. Общая длительность цикла центрифугирования:

 

8. Индекс производительности определяется по формуле:

 

9. Показатель эффективности работы центрифуги:

 

  где - критерий Фруда для поля центробежных сил;

- критерий Рейнольдса  для жидкости в барабане;

- коэффициенты;

- разность плотностей  фаз, кг/м3;

 - плотность жидкой фазы, кг/м3

 

По опытным данным для отстойных центрифуг с переточными     цилиндрическими барабанами рекомендуется принимать следующие    значения коэффициентов:

 

Критерий Фруда для поля центробежных сил:

 

где w - угловая скорость ротора,

 

Критерий Рейнольдса для жидкости в барабане:

 

 

Исходя из всего вышеперечисленного:

 

10. Находим производительность центрифуги:

 

 

11. Требуемое количество центрифуг:

 

12. Мощность, расходуемая на преодоление инерции барабана и загрузки во время пускового периода, определяется по формуле:

 

где - работа, затрачиваемая на преодоление инерции барабана, Дж;

- работа, затрачиваемая  на преодоление инерции загрузки  в пусковой  период, Дж;

- длительность  периода пуска машины, с.

 

где - установившаяся на достижении заданного числа оборотов окружная   скорость вращения барабана, м/c;

Мб - масса барабана, кг

 

 

где - плотность суспензии, кг/м3;

  - полный объем барабана центрифуги, м3.

 

            где  - концентрация твердой фазы в суспензии в % масс .

 

13. Мощность, расходуемая на трение вала в подшипниках:

 

где - коэффициент трения, принимаем в диапазоне ;

- масса всех вращающихся  частей центрифуги вместе с  загрузкой, кг;

- окружная скорость  вращения цапфы вала, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2

 

где - диаметр цапфы вала, м.

 

где - масса барабана, кг; - масса суспензии, кг.

 

14. Мощность, расходуемая на трение стенки барабана о воздух:

 

где - коэффициент трения; - плотность воздуха, кг/м3.

15. Полный расход мощности равен:

 

16. Мощность электродвигателя определяется по формуле:

 

где - КПД передаточного устройства.

Для фильтрующих центрифуг расчет ведется в следующем порядке:

- определяются значения плотности  суспензии и осадка  ;

- рассчитывается масса осадка:

(41),

где   - коэффициент заполнения ротора осадком,   - порозность слоя осадка (доля пустот), и проверяется выполнение условия  , где   - предельно допустимая загрузка ротора;

- вычисляется толщина слоя осадка  , центробежное давление фильтрования   и производительность центрифуги по фугату  ;

- определяются значения объемной  концентрации суспензии  , отношения объема осадка к объему суспензии   и производительности центрифуги по суспензии в период загрузки 

(42);

 

- рассчитывается объем получаемого  фугата  , время фильтрования   и время промывки осадка:

  (43),

 где   - удельный объем промывной жидкости (на 1 кг осадка);

- вычисляется продолжительность  цикла обработки суспензии  , средняя производительность центрифуги по суспензии: 

  (44),

и число машин, необходимое для обеспечения требуемой производительности  : 

  (45).

Для осадительных центрифуг последовательно определяются:

- плотность суспензии и осадка  ;

- масса загрузки ротора: 

  (46) 

(проверяется выполнение условия  );

- средний радиус потока жидкости  в роторе: 

  (47),

и центробежный критерий Архимеда ( проверяется выполнение условия  );

- скорость осаждения частиц  твердой фазы  , производительность центрифуги по подаваемой суспензии  ;

- коэффициент заполнения ротора  осадком  , объемная концентрация суспензии  , отношение объемов осадка и суспензии  , продолжительность загрузки и осаждения  ;

- продолжительность цикла обработки  суспензии  , средняя производительность центрифуги по суспензии: 

(48),

и число машин, необходимое для обеспечения требуемой производительности  : 

  (49)

 

§5. Расчет цилиндрических элементов ротора.

 

Исходные данные:

Рабочая угловая скорость ротора Диаметр обечайки рабочая температура стенки материал ротора – сталь 12Х18Н10Т плотностью Диаметр загрузочного отверстия плотность обрабатываемой среды Коэффициент прочности сварных швов , прибавка к расчетной толщине стенки Коэффициент Пуассона

Решение:

Допускаемое напряжение материала ротора:

 
где – поправочный коэффициент; 
- нормативно допускаемое напряжение материала ротора.

 

Допускаемое напряжение в зоне краевого эффекта:

 

Условный коэффициент заполнения ротора:

 

Исполнительная толщина сплошной стенки обечайки по формуле:

 

 

Толщина стенки обечайки с учетом перфорации:

 

где – коэффициент перфорации обечайки при расположении отверстий по вершинам квадратов:

 

Тогда:  

Толщина плоского борта в первом приближении по формуле:

 

Уравнения совместной деформации для узла соединения обечайки и борта с учетом направления действия нагрузок:

 

Радиальные и угловые деформации края цилиндрической обечайки от действия :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиальные и угловые деформации наружного края плоского борта от действия при 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим найденные значения величин деформаций в систему уравнений:

 

 

 

 

Группируя однородные члены и решая систему линейных уравнений, получим, что при краевые нагрузки равны:

 

 

Меридиональное напряжение от действия сил инерции обрабатываемой среды:

 

Толщина стенки обечайки в краевой зоне в первом приближении по формуле:

 

 

Сила и момент при толщине стенки определяются путем вычисления радиальных и угловых деформаций обечайки и борта и подстановки их в систему уравнений совместности деформаций

Радиальные и угловые деформации края цилиндрической обечайки от действия :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиальные и угловые деформации наружного края плоского борта от действия при 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим найденные значения величин деформаций в систему уравнений:

 

 

 

 

Группируя однородные члены и решая систему линейных уравнений, получим, что при краевые нагрузки равны:

 

 

Напряжения в обечайке на внутренней поверхности края:

1. меридиональное;

 

 

2. кольцевое;

 

 

 

 

3. эквивалентное;

 

 

          Так как  то условие прочности края цилиндрической обечайки выполняется.

          Размер краевой зоны по длине  образующей обечайки

 

 

Глава 3. Маятниковые центрифуги типа ФМБ- 63.

 

§6. Общие сведения

 

Тип ФМБ. Предназначены для разделения суспензий, обезвоживания мелких штучных изделий, тканей, пряжи и других продуктов. Фильтрующие центрифуги применяют в тех случаях, когда требуется получение осадка с наименьшей влажностью и высокая эффективность его промывки, их применяют также для разделения суспензий с нерастворимой и абразивной твердой фазами диапазоном концентрации 5%-70%, а также, когда недопустимо измельчение твердой фазы. Центрифуги данного типа применяются в химической, металлургической, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности, преимущественно в малотоннажных производствах.

Маятниковые центрифуги общего назначения представляют собой вертикальные подвесные самоустанавливающиеся машины периодического действия с нижним приводом и ручной выгрузкой продукта.

Маятниковые центрифуги широко применяют в химической, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности. В зависимости от технологического назначения, они могут быть фильтрующими (ФМ) и отстойным (ОМ), с верхней (ФМБ и ОМБ) и нижней (ФМД и ОМД) выгрузкой продукта.

Фильтрующие маятниковые центрифуги (ФМБ и ФМД) — универсальные машины, применяются для разделения суспензий со средне- и мелкозернистой (размер частиц более 10 мкм) твердой фазой при широком диапазоне концентраций. Наиболее эффективно применение этих машин в специализированных малотоннажных производствах, а также для разделения труднофильтруемых суспензий, когда требуется   получение   осадка с минимальной влажностью при высокой эффективности его промывки.. Центрифуги успешно используют для разделения суспензий как с растворимой, так и с нерастворимой твердой фазой (в том числе повышенной абразивности), особенно когда недопустимо ее измельчение.

Отстойные (осадительные) маятниковые центрифуги (ОМБ и ОМД) предназначены для разделения суспензий с высокодисперсной твердой фазой и объемной концентрацией более 1%, когда применение отстойных центрифуг непрерывного действия невозможно или экономически невыгодно.

Маятниковые центрифуги характеризуются простотой и компактностью, малой массой и низкой стоимостью. Существенным их недостатком являются применение ручного труда для выгрузки осадка и периодические остановки для проведения этой операции, поэтому удельный объем таких центрифуг в производстве Постепенно уменьшается. На смену им приходят более совершенные маятниковые центрифуги — с механизированной выгрузкой осадка.

 

 

§7. Основные параметры маятниковых центрифуг

 

Технические характеристики базовых моделей маятниковых центрифуг приведены в таблице 1:

Таблица 1.

Параметры	ФМБ-633	ФБМ-803, ОМБ-803	ФМД-802, ОМД-802	ФМБ-160	ФМД-125
Диаметр ротора, мм	630	800	800	1600	1250
Высота ротора, мм	400	400	400	500	500
Емкость ротора, дм3	63	100	100	500	315
Максимальная загрузка, кг	80	125	125	630	400
Частота вращения ротора, об/мин	1900	1500	1500	750	950
Фактор разделения	1250	1000	1000	500	630
Мощность привода, кВт	4	7,5	7,5	18	11

 

 

 

§8. Конструкции маятниковых центрифуг

 

Центрифуги с верхней выгрузкой продукта:

К этому типу относятся центрифуги ФМБ-63, ФМБ-80, ОМБ-80 и ФМБ-160, у которых выгрузка продукта производится через верхний борт ротора. Они применяются в фармацевтической и других отраслях промышленности для   обработки   мелко-   и   средне дисперсных суспензий.

Центрифуги изготовляют в обычном (негерметизированном) исполнении и в герметизированном для работы во взрывоопасных помещениях класса В-Iа со взрывоопасными смесями не выше группы Т-3.