Separadores centrífugos. Separador centrífugo

Os separadores centrífugos são equipamentos industriais usados ​​para separar o fluxo. Pertence à classe de dispositivos em que o fluxo de turbilhão é usado para separar sistemas multicomponentes.

Esses dispositivos são usados ​​para separar o fluxo de gás e purificar os gases de uma variedade de impurezas mecânicas e umidade. Tal limpeza de gás refere-se a métodos que são baseados na precipitação inercial de umidade.

O princípio de funcionamento de um separador centrífugo

É baseado na direção do fluxo no coletor de pó centrífugo. Em tal dispositivo, a direção do movimento do ar muda e a substância é limpa em espiral. Devido ao design especialmente montado do separador, o ar mais pesado continua em espiral e é separado do ar purificado.

É porque o gás se move ao longo de uma espiral centrífuga que é criada uma força que é muitas vezes maior que a força da gravidade. Como resultado, os gases são separados e são limpos de impurezas mecânicas. No centro do projeto do separador está uma câmara especial dentro da qual ocorre o movimento centrífugo. Esse equipamento é usado para limpar gases e poços condensados ​​de gás.

Todo o fluxo de gás-líquido entra no separador centrífugo através da entrada de gás e começa a girar em torno do eixo do dispositivo. Durante a rotação, todo o fluxo de gás é limpo de impurezas mecânicas e líquidos. As forças centrífugas do separador atuam no fluxo e começam a clarear gradualmente. Durante a rotação, todos os contaminantes são pressionados contra as paredes do dispositivo (80% dos contaminantes são separados do fluxo).

Depois disso, todo o fluxo de gás-líquido entra no saco de separação e continua a girar em torno do eixo, indo lentamente em direção ao bico de saída de gás. Então o último estágio de purificação de gás ocorre na bolsa de separação: eles são separados de todas as impurezas e excesso de umidade. Após a purificação completa, os contaminantes passam através do fluxo interno sob a influência da força da gravidade e descem pelo tubo de drenagem.

O separador centrífugo do dispositivo

Todos os elementos internos do separador são feitos de material de alta resistência e são projetados de forma ideal para aumentar a durabilidade do dispositivo. Na superfície, existem botões especiais com os quais você pode ajustar o processo de separação e ajustar a velocidade de trabalho necessária. A concepção de tal separador baseia-se em sete factos de separação (são simultaneamente considerados como passos construtivos, que são utilizados para separar o fluxo gás-líquido).

O separador centrífugo consiste nos seguintes elementos:

• Flanges
• Saída de gás
• Confusor
• Habitação
• Defletor
• Pacote de separação
• Fundo falso
• Tubo de drenagem para fluido
• Entrada de gás

Lados positivos de um separador centrífugo:

• Alta eficiência de separação
• Limpeza máxima de todas as impurezas e impurezas mecânicas do equipamento
• Estável e longo pode funcionar em diferentes modos
• A fonte de alimentação não é necessária, pois o dispositivo funciona sem automação
• Perda de pressão mínima no separador
• Maior taxa de transferência
• Preço ótimo e acessível
• Longo período de garantia

Separação centrífuga   chamam os processos de separação de fases inomogêneas em centrífugas e hidrociclones, que são baseados na ação de forças centrífugas.

Para a centrifugação, são utilizadas centrífugas, nas quais, dependendo do projeto, é realizada sedimentação centrífuga ou filtração centrífuga. Centrífugas com um rotor com uma parede sólida são usadas para sedimentação, e centrífugas com uma parede de rotor perfurada são usadas para filtragem. As suspensões podem ser separadas em dispositivos de ambos os modelos e as emulsões podem ser separadas apenas em dispositivos com uma parede de rotor contínua. Para a implementação desses processos, produzimos centrífugas de precipitação e filtração.

Ao separar suspensões em centrífugas filtrantes, o líquido é filtrado através da parede perfurada do rotor, e partículas sólidas são retidas por ele. O sedimento formado na parede é descarregado continuamente ou periodicamente.

Em centrífugas de precipitação tendo um rotor com uma parede sólida, uma fase sólida com uma densidade mais elevada é depositada na parede, e a fase líquida que forma a camada anular mais próxima do eixo de rotação é removida do aparelho. Similarmente, ocorre a separação de emulsão: uma camada de fluido mais denso se forma na parede sólida do rotor.

A classificação das centrífugas produzidas pela indústria é realizada de acordo com os seguintes critérios: o princípio da separação (principal característica estrutural), o método de descarga do sedimento, estanqueidade, à prova de explosão, a capacidade de controlar a temperatura da mistura parcial.

Ao escolher uma centrífuga, é necessário considerar, além das condições de trabalho, as propriedades da mistura a ser separada, a dispersão das partículas sólidas, a viscosidade do meio de dispersão, a diferença nas densidades das fases separadas (este último fator não se aplica ao processo de filtração centrífuga, pois neste caso a diferença nas densidades das duas fases não afeta a eficiência do processo separação), a concentração de uma substância na fase líquida.

A eficiência da separação de materiais em uma centrífuga é determinada pelo fator de separação K, que mostra quantas vezes a velocidade de movimento de uma partícula sob a ação da força centrífuga é maior que a velocidade de sua deposição sob a ação da gravidade:

onde w é a velocidade angular do rotor, rad / s; g - aceleração da gravidade, m / s 2; n - velocidade do rotor, min -1

Assim, com o aumento do raio e a velocidade de rotação do rotor, o fator de separação aumenta e, consequentemente, a eficiência da centrífuga.

Ao calcular o desempenho de uma centrífuga, deve ser lembrado que a separação da fase sólida do líquido na centrífuga ocorre somente quando o tempo de permanência da suspensão no rotor n é suficiente para a partícula sólida atingir sua parede. O tempo de permanência do fluido no aparelho:

onde V é o volume do aparelho; Q é a velocidade volumétrica do fluido que passa pelo aparelho.

O papel mais importante na centrifugação é desempenhado pelo sistema de descarga de lodo, que pode ser manual, trado, faca, gravidade, pistão, inércia e vibração.

O material do qual as peças da centrífuga são feitas deve ser resistente à mídia que irá afetá-lo. Para a fabricação de centrífugas utilizando aço resistente à corrosão, ligas de titânio, ferro fundido, plásticos, borracha.

O maior grupo de máquinas são as centrífugas horizontais de precipitação com descarga de trado de sedimentos OGSh operando em modo contínuo. O parafuso é colocado dentro do rotor e gira com ele na mesma direção, mas em velocidades diferentes, o que permite que o sedimento da fase sólida formada em sua parede seja descarregado do rotor. As centrífugas do tipo OGSh são usadas para separar suspensões com uma concentração da fase sólida de 1 a 40% (em volume) com um tamanho de partícula de mais de 5 mícrons, com uma diferença em densidades de fase de mais de 0,2 g / cm. Além disso, essas centrífugas são usadas para classificar hidraulicamente as suspensões por tamanho de partículas sólidas e para outras finalidades. De acordo com o propósito da centrífuga tipo OGS dividida em clarificadora, classificadora, desidratante e universal.

A produtividade de centrifugações do tipo OGSh na interrupção faz 2-80 m / h; eles têm um rotor com um diâmetro de 200 a 1000 mm, a velocidade de rotação do rotor de 6000 a 1000 min -1 e, portanto, o fator de separação é de 4000 a 560.

Na fig. 32 mostra o dispositivo de uma centrífuga horizontal centrífuga de operação contínua modelo OGSh-501K-10.

Fig. 32. O dispositivo centrífuga OGSh-501K-10

1 - cama; 2 - caixa de engrenagens planetárias; 3 - mecanismo de proteção da caixa de marchas; 4 - um invólucro; 5 - o rotor; 7 - correias de transmissão; 8 - tubo de abastecimento

A máquina é projetada para desaguamento e espessamento de lodo de esgoto usando floculantes. Possui um rotor contracorrente alongado e um dispositivo para controlar a velocidade relativa de rotação do parafuso para selecionar o melhor modo de operação.

As principais características da centrífuga OGSh-501K-10 são mostradas abaixo:

A indústria é amplamente utilizada pelas centrífugas horizontais automáticas de filtragem e precipitação do tipo FGN e OGN com remoção de sedimentos por faca. Eles têm um design simples, separação de alta qualidade, a capacidade de lidar com suspensões em uma ampla gama de concentrações e tamanhos de partículas da fase sólida. Na aba 13 mostra algumas características das centrífugas horizontais automáticas.

Tabela 13. Principais características das centrífugas horizontais automáticas

Centrífugas como FGN e OGN são vedadas e podem operar em áreas perigosas e em ambientes com alta umidade. No entanto, a frequência de funcionamento das centrífugas desta classe, o seu elevado consumo de metal e uma série de outras deficiências limitam as áreas da sua aplicação.

Na fig. 33 mostra o desenho de uma centrífuga horizontal automática com uma descarga de faca do sedimento modelo FGN-633K-02 com um diâmetro de rotor de 630 mm. A máquina pode ser instalada em áreas perigosas classe B-1a. As peças de centrífuga em contato com a suspensão tratada são feitas de aço inoxidável. Para a remoção de sedimentos insolúveis da superfície do rotor, a centrífuga é equipada com um mecanismo especial que possui um acionamento independente.

Fig. 33. O dispositivo centrífuga FGN-633K-02

1 - cama; Eixo 2-principal; 3 - invólucro; 4, 5 - tubos de derivação da drenagem de filtrado e líquido transbordaram sobre o lado do rotor; Funil de 6-descarga; 7 - noz; 8 - tampa de proteção; 9 - escovas; 70 - uma cobertura de uma embalagem; 11 postura; Vapor e gases de 12 tubos de sucção; 13 faca giratória; 14 rotores; 15 - selo de vedação; 16, 18 - tubos de carga e descarga; 17 válvula de separação; 19 - tubo de fornecimento de gás inerte; 20 controle de carga; 21, 23 estações de bombeamento de petróleo; 22 motor elétrico; 24 - dispositivo anti-vibração; 25 - o hydromotor; 26 - embreagem de ultrapassagem

Mais sofisticadas são as centrífugas horizontais filtrantes com descarga pulsante de sedimentos do tipo FGP. Para centrífugas deste tipo, que têm um rotor posicionado horizontalmente, o sedimento é descarregado por um empurrador pulsante. As características técnicas das centrífugas FGP são dadas na tabela. 14

Tabela 14. Características técnicas de centrífugas com descarga pulsante de fase sólida

Na fig. 34 mostra o dispositivo de uma centrífuga horizontal de funcionamento contínuo de alto desempenho com descarga pulsante de sedimentos grau 1 / 2GR-145. A máquina proporciona boa separação de suspensões em grandes volumes, fornecendo um teor de umidade da fase sólida de não mais que 5%.

Fig. 34 Dispositivo de centrífuga 1 / 2FGP-145

1 - invólucro; 2 - anel de suporte da 1ª cascata do rotor; 3 - filtro peneira da 1ª cascata do rotor; 4 - anel de vedação de textolite; 5 - o fundo da segunda cascata; 6 - calhas que fornecem líquido de lavagem para a parte traseira do rotor; 7 - cilindro hidráulico; 8 - freio de correia; 9 - plug de metal; 10 - esquina; 11- acoplamento final; 12 - geladeira; 13 - cama; 14 - isolamento de vibrao de placas; 15 - instalação de drenagem de filtrado

Estas centrífugas são projetadas para a separação de suspensões concentradas bem filtradas com um teor de sólidos de mais de 20% (em volume) com um tamanho de partícula de mais de 100 mícrons. As vantagens das centrífugas do tipo de FGP são a continuidade da filtração, a possibilidade de lavagem do sedimento, alto grau de separação e produtividade. Eles são fáceis de operar e têm baixo consumo de energia e metal.

Para a separação de suspensões altamente concentradas contendo partículas sólidas maiores que 150 mícrons, com uma concentração de volume da fase sólida de 40-50%, uma centrífuga horizontal de operação contínua com descarga de parafuso da marca FGSh-401K-01 é usada. A capacidade de centrifugação do sedimento é de 5000 kg / h com o maior diâmetro do rotor cônico de 400 mm e o fator de separação máximo de 1500.

Um grande grupo de máquinas são centrífugas suspensas com um tipo de acionamento superior e inferior FMB e FMD. Eles são usados ​​com a necessidade de um alto grau de desidratação da fase sólida, em indústrias de pequena escala, para a separação de suspensões difíceis de filtrar contendo partículas de mais de 10 mícrons. Máquinas de precipitação suspensas com um tipo de acionamento inferior OMD e OMB são usadas para sedimentação de líquidos nos casos em que o uso de centrífugas de sedimentação contínua é impossível ou ineficiente. Na aba 15 mostra as características de algumas centrífugas acionadas pelo fundo.

Tabela 15. Algumas Características de Centrífugas Acionadas pelo Fundo

Na fig. 35 mostra um dispositivo para uma centrífuga com um acionamento inferior e uma descarga inferior do modelo FMD-125. A centrífuga é hermética e pode ser usada em salas explosivas da classe B-1a.

Fig. 35 Centrifugadoras de dispositivos FMD-125

1 - rotor; 2 - um invólucro; 3 - cone de bota; 4 - suporte do rotor; 5 - suspensão; 6 - aro; 7 - habitação; 8 - mecanismo de tensão; 9 -drive

Um grupo especial consiste em centrífugas tubulares com alta velocidade de rotação do rotor tubular. São utilizados para clarificação de suspensões (centrífugas do tipo OTP) e para sua separação (do tipo PTP). Centrifugadoras de iluminação podem operar em modo contínuo. Centrifugadoras divididas funcionam em modo periódico, que está associado à descarga manual de sedimentos. Essas centrífugas são usadas para clarificar suspensões de baixa concentração e para separar emulsões persistentes (por exemplo, para limpar a água dos óleos usados). Centrífugas tubulares têm uma velocidade de rotor de até 15.000 min -1, a carga máxima de um rotor com um diâmetro de até 150 mm é de 20 kg.

Fig. 36. Visão geral do hidrociclone

O uso difundido para separação de líquidos de partículas variando em tamanho de 0,2 a 0,5 mm (às vezes até 1 mm) encontra separação em hidrociclones. Os hidrociclones, como as centrífugas, funcionam segundo o princípio da separação centrífuga.

O desenho de um hidrociclone é mostrado na fig. 36. Consiste em partes cilíndricas e cônicas. A rotação do fluido no hidrociclone é realizada como resultado do movimento da suspensão através do bico tangencial 4, localizado no topo da parte cilíndrica 2. A parte cónica do hidrociclone 1 termina com um bocal de lama 5, através do qual o precipitado separado da suspensão tratada é descarregado. O líquido clarificado flui através do tubo de drenagem 3, localizado ao longo do eixo do hidrociclone.

O deslocamento de partículas suspensas no campo de ação da força centrífuga, que se desenvolve durante a operação de um hidrociclone, é muitas vezes mais intenso que sua deposição sob a ação da gravidade.

O fator de separação K para os hidrociclones varia de 500 a 2000. Nos hidrociclones, como nas centrífugas, a separação das suspensões ocorre sob a ação da força centrífuga, mas de acordo com o método de ação elas diferem significativamente.

Na centrífuga, a suspensão gira com o tambor e, a uma velocidade angular constante, praticamente não se move ao longo de sua superfície. Neste caso, nenhuma força tangencial age nas partículas. Em um hidrociclone, as partículas da suspensão são afetadas por grandes forças tangenciais que as sustentam em movimento relativo contínuo. Uma tensão de cisalhamento surge entre as camadas, atuando sobre uma partícula sólida como uma força transversal.

Para melhorar a separação das partículas suspensas do líquido em centrífugas a uma freqüência constante de rotação do tambor, é necessário aumentar seu diâmetro. Nos hidrociclones, pelo contrário, isso é diretamente proporcional à diminuição do diâmetro do aparelho. Reduzir o diâmetro do hidrociclone leva a uma diminuição em seu desempenho. Quando mais é necessário limpeza fina   produto com uma quantidade significativa dele, use hidrociclones de bateria (multihidrociclones), que são vários hidrociclones elementares paralelos.

Em um hidrociclone, o movimento de rotação da suspensão dividida é determinado principalmente pela lei de conservação do momento angular.

Para calcular a separação em hidrociclones, é importante conhecer a natureza da distribuição das velocidades radial e axial do fluido e os componentes correspondentes da velocidade das partículas. Geralmente na área entre a parte cilíndrica do corpo e o bocal para a liberação do líquido clarificado, o valor da velocidade axial é igual à vazão média. A teoria e o cálculo de hidrociclones de vários tipos são bastante descritos na literatura especial.

Separadores centrífugos

Separadores centrífugos   - equipamento industrial destinado a separar o fluxo através de um método de separação centrífuga. Separadores centrífugos pertencem à classe de dispositivos (equipamentos) - separadores   usando o fluxo rodopiante para separar sistemas multicomponentes. Um recurso desses dispositivos é de alta qualidade. separação   (separação).

Por separador centrífugo incluem:

• separadores centrífugos gás-líquido projetados para separar o fluxo gás-líquido e purificar o fluxo de gás (ar) da umidade condensada e impurezas mecânicas. Uma característica de tais dispositivos é a ausência de peças e elementos em movimento e rotação, bem como pequenas dimensões gerais e parâmetros de peso.

Purificação por gás centrífugo (ar) refere-se a métodos de purificação de gás baseados na precipitação inercial de umidade e (ou) partículas suspensas criando um fluxo de gás no campo e suspendendo a força centrífuga. O método centrífugo de purificação de gás refere-se aos métodos inerciais de purificação de gás (ar).

Princípio de funcionamento

O fluxo de gás (ar) é direcionado para um coletor de pó centrífugo no qual, ao mudar a direção do movimento do gás (ar) com umidade e partículas suspensas, geralmente em espiral, o gás é limpo. A densidade da suspensão é várias vezes maior que a densidade do gás (ar) e continua a se mover por inércia na mesma direção e é separada do gás (ar). Devido ao movimento do gás em uma espiral cria uma força centrífuga, que é muitas vezes maior que a força da gravidade.

Eficácia

O pó relativamente fino é depositado, com um tamanho de partícula de 10-20 microns.

Veja também

Fundação Wikimedia. 2010

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A; m [de Lat. separador separador] 1. Aparelho para separar uma substância da outra ou separá-la de uma mistura, a sua composição. Leitoso s. C magnético. C. separar a gema de ovo. Dirigir leite com. (para separar creme indo para ... ... Dicionário Enciclopédico

Separador centrífugo
1 - tambor; 2 - placas cônicas; h - furos nas placas; 4 - canal para a saída de líquido leve; b - tubo para abastecimento de líquido; 7 - canal para liberação de fluido pesado.

Os separadores centrífugos são amplamente utilizados em indústrias petroquímicas, de refino de petróleo e outras indústrias, onde são usados ​​para separar emulsões de óleo persistentes. Este tipo de separador é usado tanto para separar o óleo do gás como para separar a água do óleo.

Fabricantes produzem separadores centrífugos em duas versões - vertical e horizontal. Devido ao fato de que os separadores centrífugos verticais são mais eficientes e produtivos, o custo desses dispositivos é maior que o dos horizontais.

O princípio de funcionamento de um separador centrífugo baseia-se no facto de uma emulsão não uniforme, uma vez no campo das forças centrífugas, ser dividida em diferentes fases com diferentes gravidades específicas. O processo de deposição em si é baseado na lei de Stokes. De acordo com essa lei, a força de atrito dentro do vaso depende de vários parâmetros, a saber, a velocidade das partículas, a viscosidade dinâmica do fluido e o raio do recipiente.

Um separador adequadamente projetado deve dissipar a energia do material que entra, realizar a separação gravitacional inicial quando o líquido entra no dispositivo, retê-lo por um tempo suficiente para a separação completa e também evitar misturar novamente os materiais separados, por exemplo, óleo e água.

O princípio de funcionamento de um separador centrífugo

Em geral, os separadores centrífugos são equipados com um filtro, instalado na lateral do dispositivo. E inicialmente a emulsão é fornecida exatamente ao filtro, que faz sua limpeza inicial a partir de partículas sólidas suspensas. Após a limpeza, o material é alimentado através de canais especiais na câmara de separação do aparelho.

A principal peça de trabalho do separador centrífugo é um tambor, que consiste em anéis de aperto, um pistão de bloqueio, várias placas, um suporte de placa, uma base e uma tampa. Entrando na câmara de separação, a emulsão está no espaço entre as placas, onde o processo principal é realizado, durante o qual o sistema não homogêneo é dividido em fases.

O líquido leve é ​​empurrado para o eixo do tambor, após o qual ele entra nos canais externos do suporte da placa. A partir daí, o líquido entra na câmara destinada a frações leves, localizadas na tampa do dispositivo. Por sua vez, o fluido pesado também entra na câmara fornecida para ele na tampa do aparelho, tendo passado anteriormente através de um disco de gravidade.

Durante o processo em que a separação do líquido ocorre, um sedimento é coletado no tambor, que precisa ser removido periodicamente. Para fazer isso, a água é bombeada para a cavidade localizada acima do pistão de travamento, como resultado da sedimentação exposta à força centrífuga que entra nos canais de descarga, e já a partir deles na seção destinada a lodo. Após a conclusão do processo de limpeza, a separação é retomada. Todos os ciclos do separador centrífugo são automatizados.

Seleção de um separador centrífugo

Ao escolher um separador centrífugo, é necessário focar em quais são as características do material de trabalho, incluindo, também, seus volumes, tipo de fluxo, durabilidade, pressão, temperatura.

O uso de separadores centrífugos verticais é mais apropriado nos casos em que há necessidade de acúmulo de grandes volumes de material. E na própria emulsão contém um grande número de sólidos suspensos.

O uso de separadores centrífugos horizontais é apropriado em condições em que os volumes do material são pequenos e a emulsão contém uma grande quantidade de gás dissolvido.

Se tomarmos como um todo, não importa qual seja o tipo de separador, se a sua carga é calculada corretamente, então ele dará o resultado como é necessário.