Каков процесс перемещения материалов в декантерной центрифуге?

I. Стадия подачи: осевой впуск и окружное ускорение

Путь ввода материала

Разделяемые материалы (например, суспензии) поступают во внутреннюю часть барабана в осевом направлении (оси барабана) через центральную подающую трубу с низкой начальной скоростью (близкой к ламинарному потоку).

Барабан вращается с высокой скоростью (1500–4500 об/мин), заставляя внутренние материалы быстро приобретать окружную скорость и вращаться синхронно с барабаном (аналогично состоянию «жесткого вращения»).

Инициализация центробежного поля

При попадании в барабан материалы немедленно подвергаются воздействию центробежной силы (направленной радиально к внешней стенке барабана). Более плотные частицы (твердая фаза или тяжелая жидкая фаза) начинают перемещаться радиально к внутренней стенке барабана, в то время как менее плотные жидкие фазы (легкая жидкая фаза) собираются к центру барабана, образуя предварительное радиальное расслоение (твердая фаза во внешнем слое, жидкая фаза во внутреннем слое).

II. Стадия центробежного разделения: сочетание радиальной седиментации и осевого потока

1. Радиальная седиментация: центробежное движение частиц

Движущая сила: Центробежная сила \(F_c = m \cdot \omega^2 \cdot r\) (где m — масса частицы, \(\omega\) — угловая скорость барабана, а r — радиальное положение частицы) заставляет частицы твердой фазы двигаться к внутренней стенке барабана, преодолевая вязкое сопротивление жидкой фазы (сопротивление Стокса).

Скорость седиментации: радиальная скорость седиментации частиц \(v_r \propto \frac{(\rho_s - \rho_l) \cdot d^2 \cdot \omega^2 \cdot r}{\mu}\) (пропорциональна разнице плотностей, квадрату диаметра частиц и центробежной силе; обратно пропорциональна вязкости жидкости). Мелкие частицы (например, < 10 мкм) требуют более высоких скоростей вращения или более длительного времени удерживания для осаждения на внутренней стенке барабана.

2. Осевой поток: ламинарное движение жидкой фазы

Направление потока: Жидкая фаза (включая увлеченные неосажденные частицы) течет от загрузочного конца (цилиндрическая часть барабана) к переливному концу (конец цилиндрической части) под действием осевого перепада давления, образуя осевой ламинарный поток (число Рейнольдса \(Re < 2000\), чтобы избежать турбулентности, нарушающей эффективность разделения).

Распределение скорости: осевая скорость жидкой фазы \(v_z\) демонстрирует параболическое распределение вдоль радиального направления (самая высокая в центре, приближающаяся к 0 вблизи внутренней стенки барабана), тесно связанное с толщиной жидкостного кольца в барабане (определяемой высотой сливного порога). Чем тоньше жидкостное кольцо (меньше высота сливного порога), тем выше осевая скорость потока жидкой фазы и тем короче время удержания.

3. Суперпозиция траекторий движения

Фактическая траектория движения отдельных частиц представляет собой векторный синтез радиальной скорости седиментации \(v_r\) и осевой скорости потока \(v_z\), расширяющийся по спирали к концу барабана:

Если частицы завершают радиальное осаждение до достижения переливного отверстия (\(v_r \cdot t \geq \Delta r\), где t — время удержания жидкой фазы, а \(\Delta r\) — радиальное расстояние от начального положения частицы до внутренней стенки барабана), они удерживаются на внутренней стенке барабана в виде твердой фазы;

Если осаждение неполное, они сбрасываются вместе с жидкой фазой из переливного отверстия как «остатки перелива».

III. Стадия выгрузки твердого материала: осевая транспортировка, приводимая в действие разницей скоростей шнека

1. Дифференциальное движение шнека и барабана

Винтовой конвейер вращается в том же направлении, что и барабан, но скорость винта \(n_{\text{шнек}}\) немного ниже скорости барабана \(n_{\text{барабан}}\), с разницей скоростей \(\Дельта n = n_{\text{барабан}} - n_{\text{шнек}} = 5–30 \, \text{об/мин}\).

Разница скоростей создает относительную угловую скорость между лопастями винта и слоем осадка на внутренней стенке барабана, создавая осевую толкающую силу (аналогично принципу «винтового насоса»).

2. Аксиальное движение твердой фазы

Твердые частицы, осевшие на внутренней стенке барабана, образуют слой осадка, который винтовыми лопатками перемещается вдоль оси барабана к коническому отверстию для выгрузки шлака:

Цилиндрическое сечение: осадок сначала накапливается, и шнек начинает толкать;

Коническая секция: Внутренний диаметр барабана постепенно уменьшается, а осадок дополнительно сжимается и обезвоживается (так называемая «секция сушки»), в конечном итоге выгружается в виде твердого вещества с низким содержанием влаги.

Контроль времени удерживания: меньшая разница в скорости приводит к более медленной скорости проталкивания шнека, более длительному времени удерживания твердой фазы в барабане и более тщательному обезвоживанию (например, в сценариях обезвоживания шлама); большая разница в скорости обеспечивает более быструю выгрузку шлака, что подходит для материалов с высоким содержанием твердых частиц (например, для разделения минерального шлама).

IV. Стадия перелива жидкости: аксиальный сброс легкой жидкой фазы

1. Формирование и расслоение жидкостного кольца

Отделенная жидкая фаза (легкая жидкая фаза или прозрачная жидкость) образует в центральной области барабана внутреннее жидкостное кольцо, толщина которого определяется высотой переливного водослива:

Чем выше сливной водослив, тем толще жидкостное кольцо (больше объем жидкой фазы в барабане), больше время удержания жидкой фазы и выше точность разделения;

Чем ниже переливной водослив, тем тоньше жидкостное кольцо, выше пропускная способность, но ниже точность разделения.

2. Осевой поток и сброс жидкой фазы

Жидкая фаза в жидкостном кольце течет в осевом направлении к переливному отверстию в ламинарном состоянии и непрерывно сливается через переливной водослив:

При разделении твердой и жидкой фаз чистая жидкость (например, стоки после очистки сточных вод) сбрасывается;

При разделении жидкость-жидкость, если имеются две жидкие фазы (например, расслоение нефть-вода), легкая жидкая фаза (нефть) отводится через внутреннее переливное отверстие, а тяжелая жидкая фаза (вода) отводится через внешнее переливное отверстие (требуется конструкция с двойным переливным порогом).

• Год создания
  --
• тип бизнеса
  --
• Страна / регион
  --
• Основная промышленность
  --
• Основные продукты
  --
• Предприятие юридическое лицо
  --
• Общие сотрудники
  --
• Годовое выпускное значение
  --
• Экспортный рынок
  --
• Сотрудничает клиентов
  --