Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Idei bun pentru succesul afacerii tale.producerea de hrana, vegetala si animala, fibre, cultivarea plantelor, cresterea animalelor



Afaceri Agricultura Economie Management Marketing Protectia muncii
Transporturi

Agricultura


Index » business » Agricultura
» Separarea prin centrifugare


Separarea prin centrifugare




SEPARAREA PRIN CENTRIFUGARE

1.Generalitati

Centrifugarea este operatia de separare a componentilor sistemelor eterogene solid-solid, solid-lichid, solid-gaz, lichid-gaz sau lichid-lichid in camp de forte centrifuge. Campul de forte centriguge poate fi realizat prin :

alimentarea sistemului eterogen intr-un organ in miscare de rotatie al unui utilaj (centrifuga, separator centrifugal), unde are loc separarea fazelor sistemului;




imprimarea unei miscari de rotatie sistemului eterogen prin alimentarea tangentiala in aparate fixe (hidrocicloane, cicloane);

Separarea amestecurilor eterogene sub influenta fortei centrifuge se realizeaza pe baza a doua principii:

prin sedimentare, separarea realizandu-se datorita diferentei de densitate a componentilor;

prin filtrare, la care separarea amestecului solid-lichid are loc ca urmarea trecerii fazei fluide printr-un material filtrant;

Cand trebuie sa se separe un amestec solid-lichid, utilajul se numeste centrifuga iar cand se separa un amestec lichid-lichid sau se purifica un lichid, utilajul se numeste separator centrifugal. Separarea amestecurilor neomogene utilizand efectul fortei centrifuge se realizeaza in utilaje care poarta denumirea generica ”centrifuge”.

Factorii care influenteaza centrifugarea sunt:

marimea fortei centrifuge: forta centrifuga care se naste in cazul unei miscari circulare a unui corp de masa “m” cu viteza unghiulara ” w” pe o traiectorie de raza R este: F=mw R=m(2pn/60)2R [N]; in care “n” reprezinta turatia. Din expresia fortei centrifuge reiese ca cresterea acesteia se realizeaza mai usor prin marirea turatiei decat prin marirea diametrului tamburului.

caracteristicile materialului: viscozitatea, existenta spumei – influenteaza negativ separarea;

natura materialului din care se construieste centrifuga influenteaza prin calitatile de rezistenta mecanica si rezistenta la coroziune.

2.Aparate de fractionare a fazei solid-solid

Se utilizeaza urmatoarele tipuri:

a)     site de cernere cu miscare plan paralela circulara;

b)     aparate de cernere cu miscare de rotatie de forma: cilindrica (cu ax inclinat la 5-10 0), hexagonala (cu ax inclinat la 5-10 0), conica (orizontala);

c)     sita centrifuga de cernere cu batatoare rotative (aparatul de treier);

d)     triorul cilindric cu alveole;

e)     triorul spiral: separarea pe baza de diferenta de forta centrifuga (forma suprafetei exterioare a componentelor);

3.Centrifugarea amestecurilor eterogene

Marea varietate a materialelor prelucrate prin centrifugare, proprietatile lor si a produselor rezultate reclama conditii de lucru foarte diferite determinand folosirea unui numar mare de aparate, deosebite atat din punct de vedere constructiv cat si a modului de functionare si exploatare. Astfel, clasificarea centrifugelor se face pe baza mai multor criterii, cele mai importante fiind:

factorul de separare “z” care este dat de raportul dintre forta centrifuga si greutate: z = Fc/G = mw R/mg = w R/g = w R/9,81; in care Fc – forta centrifuga care actioneaza asupra particulei aflata in camp centrifugal (Kgf), G – forta de greutate (Kgf), w - viteza unghiulara, r – raza tamburului (tobei) in (m), m – masa particulei (kg), g – acceleratia gravitationala = 9,81 m/s2, n – turatia tobei centrifugale (rot/min); in functie de factorul “z” deosebim: z £ 5000 –centrifuge, 5000 £z £ 50000 supercentrifuge, z³50000 ultracentrifuge;

dupa destinatie: de decantare, de filtrare, de separare;

dupa pozitia axei: verticale, orizontale, inclinate;

dupa modul de sustinere a tamburului centrifugal: suspendate sau sprijinite;

dupa modul de functionare: cu functionare periodica si cu functionare continua;

3.1. Centrifuge filtrante

În acest tip de aparate, operatia de centrifugare decurge dupa cicluri care cuprind urmatoarele faze : incarcarea, pornirea si aducerea la turatia de regim a centrifugei, centrifugarea propriuzisa, uscarea sedimentului spalat, franarea si oprirea centrifugei urmata de descarcarea ei.    tambur perforat

F h

carcasa

motor electric

n

F = 0,8 . 1 m

h = 0,35 . 0,52 m

n = 850 . 1200 rot/min

transmisie

Fig.1 Centrifugala filtranta cu descarcare manuala


evacuare filtrat

evacuare precipitat

Fig.2 Centrifugala filtranta cu tambur suspendat


alimentare

carcasa

tambur

disc de alimentare


500

evacuare filtrat

evacuare sediment

Fig.3 Centrifugala filtranta suspendata cu descarcare automata

3.2.Centrifuge cu functionare continua

La acest tip de centrifuge, toate fazele operatiei de separare se realizeaza continuu, caracteristic fiind modul de descarcare a materialului. Acestea se impart in centrifuge filtrante cu ax orizontal si centrifuge cu ax vertical. Cele cu ax orizontal cu impingerea pulsanta a precipitatului, la care evacuarea sedimentului se face cu ajutorul unui disc de impingere a carui miscare pulsanta este provocata de un piston coaxial actionat periodic de un motor hidraulic cu ulei.

 


Fig.4. Centrifuga filtranta orizontala

În figura 4, 1 – toba filtranta, 2 – con de alimentare, 3 – disc pentru impingerea precipitatului, 4 – carcasa, 5 – ax tubular, 6 – ax plin, 7 – piston.

Centrifuge filtrante continue cu ax vertical (cu toba conica), are tamburul de forma tronconica, avand un transportor elicoidal care se roteste cu turatie mai mica decat a tobei conice, servind la deplasarea sedimentului.

alimentare

1





2

3


evac.apa spalare

evac.sirop n1

n2

n2<n1

apa spalare

Fig.5 centrifuga filtranta continua cu ax vertical

În figura 5, 1 – tambur conic cu surub elicoidal, 2 – tambur tronconic filtrant, 3 – orificiu alimentare cu apa de spalare.

3.3.Centrifuge de decantare

Sunt aparate utilizate in industria amidonului si a grasimilor pentru : separarea amestecului solid-solid in mediul lichid (amidon pentru gluten), separarea amestecului solid-lichid (eliminarea unor reziduuri prin sedimentare), separarea amestecurilor lichid-lichid (in cazul topirii grasimilor).

Centrifuga de decantare discontinua cu tambur suspendat este prezentata in figura urmatoare:

n intrare amestec

gura descarcare sediment


Eliminare apa

Fig.6 Centrifuga de decantare discontinua

Centrifuga de decantare cu functionare continua este prezentata in fig. de mai jos:

Tambur exterior


alimentare

cu suspensie

n2 n1 alim. cu apa

spalare


deversare lichid

evacuare sediment

tambur cilindric cu transportor elicoidal

Fig.3.7 Centrifuga de decantare cu functionare continua

3.4. Aparate fixe (hidrocicloane)

Hidrocicloanele se utilizeaza la separarea particulelor solide dintr-un lichid cu densitate mai mica decat solidul (in industria amidonului, zaharului, a grasimilor vegetale si animale, la purificarea apelor reziduale).

Hidrociclonul se compune dintr-o manta cilindrica acoperita la partea superioara cu un capac si terminata la partea inferioara cu o manta tronconica.


Camera de evacuare superioara evacuare

(E)

alimentare (A)

preaplin

descarcare sediment


(A) (E)

Fig.3.8 Hidrociclon

La partea superioara a sectorului cilindric este montat racordul de alimentare in pozitie tangentiala (de regula de sectiune patrata sau dreptunghiulara). Partea tronconica de diametru mic este prevazuta cu orificiul de descarcare. Capacul are un racord central de evacuare denumit si preaplin, amplasat in camera de evacuare si care trebuie sa aibe sectiunea mai mare decat cea a racordului de alimentare.

Hidrocicloanele se utilizeaza pentru clarificare, ingrosare sau limpezire. Dupa diametrul partii cilindrice, hidrocicloanele se impart in:

mari: cu F = [300 . 1200] mm;

medii cu F = [100 . 300] mm;

mici cu F = [8 . 100] mm;

Hidrocicloanele pot fi grupate sa lucreze in paralel, formand un multihidrociclon sau in serie cand se mareste mult gradul de separare.

Calculul de dimensionare (dupa Zanker) consta in calculul urmatoarelor elemente (fig.9) :

e

b L/D = 5

b/D = 0,28 e/D = 0,34

e > u

D L1

L

L2

u

Fig.9 Calculul de dimensionare

eficienta de separare:

calculul diametrului D din relatia:

se verifica daca in camera cilindrica de R=D/2 se realizeaza camp centrifugal eficace:

W = w/R, iar domeniu uzual: w R/g = [2000 . 70.000], iar unde a = 0,45; r-raza virtej

- raportul intre debitul de evacuare prin preaplin si debitul de alimentare: in care 0,65 < m < 1;

3.5. Separarea amestecurilor solid-gaz

În multe ramuri ale industriei alimentare se pune problema separarii prafului din curentul de gaze rezultat in urma proceselor de fabricatie sau cu scopul recuperarii prafurilor valoroase precum si pentru limitarea poluarii mediului. De asemenea separatoarele formeaza elemente ale instalatiilor de transport pneumatic pentru cereale, faini, lapte praf, etc.

Metodele de purificare a gazelor sunt :

purificarea pe cale mecanica, in care separarea particulelor se face sub actiunea unei forte mecanice, a gravitatiei sau a fortei centrifuge cu schimbarea directiei de circulatie a gazului;

purificarea umeda, prin trecerea gazelor printr-un lichid sau prin stropire cu lichide;

purificarea gazelor prin filtrare prin suprafete sau straturi poroase;

purificarea electrica a gazelor prin sedimentarea particulelor dispersate in gaz cu ajutorul unui camp electric de inalta tensiune;



purificarea gazelor prin dispozitive sonice in care aerosolii pot fi aglomerati si purificati sub influenta undelor sonice de inalta frecventa care provoaca ciocnirea particulelor si aglomerarea lor;

3.5.1. Purificarea mecanica

Se realizeaza prin urmatoarele procedee:

a)     procedee de separare prin sedimentare; camerele de desprafuire;

În forma cea mai simpla, camerele de desprafuire sunt incaperi mari, paralelipipedice pe care gazul de purificat le parcurge in lungul lor cu viteza mica. Separarea se face sub actiunea gravitatiei. Este importanta repartizarea uniforma la intrarea in camera pe toata latimea acesteia;

b)     procedee de purificare a gazelor pe principiul sedimentarii si al inertiei. Daca unui curent de gaz i se schimba directia punandu-i in cale un paravan, gazul il ocoleste iar particulele vor ricosa dupa o directie oarecare sub un unghi de incidenta;


Fig.10 Conducte de sedimentare


Q, W

A0

Fig.11 Camera de desprafuire cu perete despartitor

A s

c) procedee de separare sub actiunea fortei centrifuge

Ciclonul este un aparat de centrifugare d1

cu tambur fix, format dintr-o manta b

cilindrica continuata la partea inferioara dz

cu o forma tronconica. H

Intrarea gazului se face printr-un ajutaj h

care transforma sectiunea circulara a

conductei intr-o sectiune dreptunghiulara

care patrunde tangential imediat sub

capacul mantalei. Conducta centrala de

evacuare a gazului patrunde in interiorul A1

ciclonului.

Sub influenta intrarii tangentiale, gazul

primeste o miscare de rotatie elicoidala,

particulele solide frecandu-se de interiorul mantalei, vor cobori, iar aerul se va evacua ascendent.

Bateriile de cicloane (multicicloane sau r0

cicloane celulare), au un randament de Q, W0

sedimentare mai ridicat cu cat scade

diametrul ciclonului, s-au asociat mai Fig.12 Ciclon

multe cicloane cu diametre mici (150 . 200 mm),

pentru a putea epura debite importante de gaz.

Gaz purificat

gaz

impur

a) b)

praf

Fig.13 - a) multiciclon b)element de multiciclon

3.5.2. Purificarea umeda a gazelor

În industria alimentara se foloseste interactiunea gaz-lichid pentru: purificarea aerului de praf, de zahar, faina, pentru conditionarea aerului (umezirea aerului) sau pentru saturarea cu gaze a apei, solutiilor si siropurilor (obtinerea H2SO3 , sulfitarea vinului, a sucurilor de fructe, saturarea cu CO2 a zemurilor din industria zaharului). Se mai foloseste si pentru purificarea gazelor de vaporii substantelor organice (purificarea CO2 in fabricile de zahar, purificarea CO2 rezultat la fermentare de vaporii de alcool, etc.).

Interactiunea gaz – lichid are loc la suprafata de contact a acestora, de aceea o suprafata mare de contact asigura o interactiune mai eficace. Pentru marirea suprafetei de contact se folosesc mai multe procedee: coloana cu umplutura, aparate cu dispozitive de barbotare, aparate in care lichidele se pulverizeaza in curent de gaz.

Coloana cu umplutura (fig.14) 3 7

Gaz purificat

1- racord intrare gaz impur

2 – racord iesire gaz purificat

3 – racord intrare apa 2

4 – racord evacuare apa

5 – umplutura (inele Raschig) gaz brut 5

6 – suportul umpluturii

7 – duza de pulverizare a apei 6

Fig. 14 Schita de principiu

a unei coloane cu umplutura 4

lichid + solid

3.5.3. Purificarea gazelor prin filtrare

Filtrarea gazelor pentru retinerea particulelor in suspensie se realizeaza prin trecerea acestora printr-un mediu filtrant care retine partea solida. Materialul filtrant se alege in functie de proprietatile chimice ale gazului, de temperatura sa si de dimensiunile particulelor care trebuiesc retinute. Filtrarea se realizeaza in filtre cu saci filtranti cilindrici si in functie de principiul de filtrare se intalnesc:

- filtre sub presiune compuse din doua camere, una inferioara si una superioara intre care sunt prinsi sacii de filtrare. Gazul impur intra prin camera superioara, trece prin peretele sacilor iar impuritatile se aduna in camera inferioara de unde sunt eliminate cu un transportor melcat.

3.5.4. Purificarea electrica a gazelor

Aerul este in conditii normale un dielectric, insa sub actiunea unui camp electric puternic, gazele sunt ionizate si dobandesc proprietatea de a transporta sarcini electrice prin ionii formati. În cazul a doi electrozi plani si paraleli, variatia intensitatii in functie de tensiune, considerand trecerea curentului prin gazul aflat intre electrozi este prezentat in figura 15:

I(A) 4

Pana in punctul 1, intensitatea curentului este zero. 3

Acesta poarta numele de punct de ionizare, iar

2

Ui Us U

Fig.15

I II

3 2 1 0 1 2 3

  tensiunea Ui se numeste tensiune de ionizare. Marind tensiunea, va apare un curent slab care creste continuu (portiunea 1-2) apoi cresterea este brusca (portiunea 2-3). În punctul 3 apare o scanteie, dupa care tensiunea scade dupa o curba neregulata (portiunea 3-4). Valoarea din punctul 3 al tensiunii poarta numele de tensiune de strapungere Us. În cazul electrozilor coaxiali cilindrici, in jurul electrodului de ionizare, campul variaza conform relatiei (fig.16):

in care: E – campul electric, U – tensiunea,

d1 – distanta intre electrozi, Dp – diametrul

electrodului de precipitare, Di - diametrul

electrodului de ionizare.

Fig.16

Variind tensiunea dintre electrozi, se obtine o ionizare puternica cu scanteieri vizibile in intuneric, insotite de un zgomot caracteristic, fenomenul purtand denumirea de “efect corona”. Dupa polaritatea electrodului central se poate obtine efect corona pozitiv sau negativ.

În cazul filtrarii electrice a gazelor se foloseste efectul corona negativ deoarece prezinta urmatoarele avantaje: tensiuni mici, stabilitate mai mare a tensiunii, viteza mai mare de sedimentare a particulelor aflate in suspensie.

Ionii in numar mare din jurul electrodului de ionizare antreneaza gazul inconjurator spre efectul de precipitare, producandu-se o deplasare de gaz numita “vant electric”.

În figura 17 este reprezentat un filtru electric tubular cu electrozi coaxiali.


Dispozitiv de lovire


Tuburi de depunere


Intrare gaz + praf



Evacuare praf

Fig.17 Filtru electric tubular

3.5.5. Purificarea sonica a gazelor

Particulele de praf sau de ceata, aflate sub influenta undelor sonice, in functie de diametrul diferit a lor capata viteze diferite ca valoare si directie de deplasare, formand aglomerate care pot fi mai usor separate intr-un ciclon. Factorii care caracterizeaza efectele undelor sonice sunt:

frecventa: pentru separarea prafului 1-100 kHz (pragul maxim auditiv este de 17 kHz);

intensitatea: (0,1 – 1 w/cm2) reprezinta energia undelor care strabat un cm2 in timp de o secunda;

durata de actionare;

Folosind efectul undelor sonore se pot separa particule de praf de dimensiuni sub 10 mm la un grad de separare de 0,1 g/cm3.

Elementele componente ale unei instalatii sonice de separare sunt: generatorul de unde ultrasonice, turnul de aglomerare si ciclonul de separare.Generatorul de unde ultrasonice (fig.18) se construieste in variantele cu jet a) si tip fluier cu vartej b).


a) b)

Fig.18

Generatorul sonor cu jet prezentat in fig 18 a) are ca parti principale o duza si un rezonator in care izbeste jetul de aer produs de duza. Generatorul de tip fluier cu vartej (fig.18b) realizeaza zgomote puternice ca urmare a introducerii aerului tangential intr-un tub cilindric.

Schema instalatiei de purificare

sonica a aerului este prezentata in generator sonor

figura 19 turnul de aglomerare notat

cu 1 este o camera cilindrica goala ciclon

pe care o strabate gazul de purificat praf

in timp ce este supus actiunii campului     turn de aglomerare

sonic produs de generatorul sonic notat duza de umezire

cu 2 si care este amplasat in partea sup.

a camerei. Ciclonul notat cu 3, separa intrare aer cu praf

aglomeratele formate in camera de

aglomerare. Ciclonul mai prezinta o evacuare namol

duza de umezire 4 montata la racordul compresor aer

de alimentare, un compresor de aer

amplasat la partea inferioara si un racord

de evacuare a namolului.

Fig.19 Schema instalatiei de purificare sonica a aerului

3.5.6. Sedimentarea in sistem Lichid-Lichid

a)     vasele florentine - viteza de separare in cazul picaturilor foarte mici se determina tinand seama de aceleasi elemente ca in sistemul solid-lichid, operatiunea realizandu-se continuu. Operatia este importanta in

industria uleiurilor.    a

1

  Un decantor florentin poate fi de forma h

cilindrica sau prismatica. Pentru separarea

continua trebuie sa fie prevazut cu cel putin     h2

trei racorduri : un racord de alimentare (A) A

pentru amestec, un racord pentru evacuarea

2

  fazei cu densitatea cea mai mica (a) si un     b

racord pentru evacuarea fazei cu densitatea

cea mai mare (b) situat cu Dh mai jos decat (a).

Fig.20 Decantor florentin

b)     separatoarele centrifugale

Sunt utilaje care functioneaza in regim continuu. Clasificarea acestora se face dupa mai multe criterii:

dupa modul de realizare a alimentarii si evacuarii produselor avem separatoare deschise, semiermetice si ermetice;

dupa elementele constructive se intalnesc separatoare cu talere cilindrice concentrice si separatoare cu talere tronconice;

dupa operatia care se realizeaza: separatoare clarificatoare, separatoare concentratoare si separatoare pentru separarea de faze;

Separatoarele cu talere cilindrice concentrice (fig.21

 
Sunt intalnite in industria vinului, berii

Si a sucurilor din fructe. Elementul

principal este toba cu talere, actionata in

miscare de rotatie printr-un ax vertical la

turatia cuprinsa intre 100-250 rot/sec.

Lichidul care trebuie limpezit este

Introdus la presiune constanta (pentru

separatoarele ermetice) sau la presiune

hidrostatica (la separatoarele semiermetice)

axial, de unde va fi proiectat de catre forta

centrifuga pe fata interioara a talerului

inelar cel mai mic, unde sedimentul se

retine si lichidul se deverseaza in zig-zag Fig.21 Separatoare cu

urcand si coborand printre talere pana ce talere cilindrice concentrice

ajunge la carcasa tobei la partea inferioara.

Dupa un numar de ore de functionare se

demonteaza si se indeparteaza sedimentul.

Separatoare cu talere tronconice (fig. 22)

Sunt utilizate in industria uleiului la rafinarea acestuia si in industria laptelui. Partile principale sunt toba,

 
sistemul, de alimentare si evacuare a

produselor, axul de antrenare in miscare

de rotatie si carcasa de protectie si fixare.

În toba se gasesc trei tipuri de talere:

talerul central de alimentare, o serie de

talere curente care realizeaza separarea

fazelor si un taler superior cu rolul de a

impiedica amestecarea deja separate.

Alimentarea se realizeaza sub influenta

presiunii hidrostatice si separarea are loc

in regiunea talerelor curente. Faza cu

densitatea cea mai mica (smantana) se

colecteaza in partea dinspre axul de rotatie,

se ridica si se evacueaza printr-o conducta

de evacuare cu sectiune variabila. Faza cu

densitate mai mare si sedimentul solid sunt Fig.22 Separatoare

impinse spre exterior spre carcasa, sedimentul cu talere tronconice

se fixeaza langa peretele carcasei iar faza lichida se evacueaza prin curgere libera printr-o alta conducta de evacuare.

Supercentrifuge (fig.23)

Realizarea unui factor de separare mai mare impune o turatie mai mare, chiar in detrimentul diametrului, deoarece factorul de separare este proportional cu patratul turatiei si cu raza. În general alimentarea se face la partea inferioara a tamburului. În timpul deplasarii in lungul tamburului, lichidul se imparte in straturi dupa densitatea partilor componente. Evacuarea componentilor separati se face pe la partea superioara.

Componentul usor este eliminat prin orificiile centrale in palnia de evacuare superioara.

 


Componentul greu prin orificiile marginale

in palnia de evacuare inferioara.

Fig.23 Supercentrifuge






Politica de confidentialitate


Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate

Agricultura


Macelarie
Pomicultura
Silvicultura
Viticultura


SISTEMUL DE AGRICULTURA CU PARLOAGA
INGRASAMINTELE CHIMICE - ACTIVITATEA PRIVIND EDUCATIA ECOLOGICA
CERCETARI SI STUDII PROPRII PRIVIND APLICAREA UNOR TEHNOLOGII DURABILE LA CULTURA FLORII-SOARELUI LA PFA
MASINI DE RECOLTAT SFECLA DE ZAHAR
MATERIAL BIOLOGIC SI METODE DE LUCRU – PRODUCERE SEMINTE DE GRAU
BIOTEHNOLOGII DE TRATARE A DESEURILOR ORGANICE
Intretinerea familiilor de albine în perioada de roire
Tehnologia de cultivare a Orzului si implicatiile financiare Studiu de caz S.C. AGR PAJO S.R.L
RECOMANDARI - Tehnologia de cultivare a sfeclei de zahar
MANAGEMENTUL RESURSELOR MATERIALE DE PRODUCTIE