ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ УЛУЧШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В РОТОРАХ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЦЕНТРИФУГ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Abstract

Актуальность исследования обусловлены необходимостью обеспечить более эффективную экономичность, повышения надежности и долговечности, эффективности и производительности работы центрифуг. Требуется получение и изучение их энергетических характеристик, особенно связанных с затратами энергии на преодоление различных вредных сопротивлений. Получение энергетических характеристик центрифуг также необходимо для создания новых приводов, так как применяемая в настоящее время в приводах промышленных центрифуг ременная передача имеет существенные недостатки, отдельные из которых недопустимы. Цель: на основании результатов экспериментальных исследований предложить новую математическую модель движения разделяемой системы в роторах фильтрующих центрифуг с центробежной и шнековой выгрузкой осадка при тонкослойном фильтровании суспензий со среднезернистой твердой фазой и объемной концентрацией меньше 60 %. Объекты. Исследуются процессы в роторах фильтрующих центрифуг с центробежной и шнековой выгрузкой осадка при тонкослойном фильтровании суспензий со среднезернистой твердой фазой. Экспериментально в роторах рассматриваемых центрифуг удается различить две зоны – зону напорного фильтрования и зону центробежного отжима. При нарушении режима фильтрования суспензия из зоны напорного фильтрования может попадать в зону центробежного отжима. В местах прорывов суспензии, как и в зоне напорного фильтрования, слой осадка смывается. Методы. Согласно разработанной математической модели, ротор по образующей разделен на две зоны. В зоне I осадок отсутствует, он смывается потоком суспензии и отбрасывается в зону II, где происходит накопление осадка с объемной влажностью порядка 40–50 %. Осадок в зоне II накапливается до тех пор, пока напряжения от тангенциальной составляющей центробежной силы не станут равными внутренним касательным напряжениям в осадке. После этого осадок начинает двигаться вдоль ротора, постепенно освобождаясь от влаги. Для определения длины зоны напорного фильтрования составлено дифференциальное уравнение, описывающее течение жидкости вдоль ротора (в виде тонкой пленки) с одновременной фильтрацией ее через сито. Рассматривается движение осадка в зоне II. В первом приближении к реологической модели принимается осадок за неньютоновскую жидкость. Результаты. Предложенная на основе проведенных аналитических и экспериментальных исследований математическая модель движения разделяемой системы в коническом роторе позволяет определить длину зоны напорного фильтрования и рассчитать параметры процесса, обеспечивающие наличие в роторе зоны осадка, а также определить продолжительность пребывания осадка в роторе, зная которую можно по известным формулам вычислить влажность получаемого осадка.