ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обезвоживание осадка в фильтрующих центрифугах периодического действия из "Центрифуги и сепараторы для химических производств" После накопления и промывки осадка его обезвоживают. Эта стадия в соответствии с принятой классификацией протекает в течение второго и третьего периодов процесса центробежного фильтрования. [c.108] Второй период процесса начинается в момент, когда зеркало жидкости достигает внутренней поверхности осадка. При этом в его порах начинают образовываться мениски и возникает капиллярное давление. Этот период заканчивается, когда первые порции воздуха проникают через слой осадка. [c.108] Третий период условно подразделен нами на две стадии. Первая стадия характеризуется движением в порах осадка жидкости и воздуха, вторая — движением практически одного только воздуха. [c.108] Механизм процесса обезвоживания осадка во втором периоде довольно сложный. В течение этого периода продолжается уплотнение осадка, сопровождающееся выжиманием жидкости из пор, опускание уровня гравитационной жидкости и следующее за ним пленочное течение. Перечисленные элементы процесса протекают взаимосвязанно. [c.108] Вместе с тем, теоретический анализ и экспериментальное изучение кинетики процесса центробежного отжима осадка необходимы, так как они позволяют глубже уяснить физические закономерности протекания этого процесса и условия проведения его в оптимальном режиме. Более глубокое представление о физической картине процесса центробежного обезвоживания может предопределить рациональные направления развития отдельных типов центрифуг. Достаточно сказать, что до последнего времени оставался не выясненным вопрос о том, какой из факторов оказывает преимущественное влияние на достижение заданной конечной влажности осадка — фактор разделения или длительность отжима. [c.109] Деление процесса обезвоживания осадка на два периода носит несколько условный характер, так как уже во втором периоде начинают проявляться элементы (пленочное течение жидкости), характерные для третьего периода центробежного фильтрования. Поэтому второй и третий периоды часто объединяют в один и называют центробежным отжимом осадка. [c.109] Несмотря на указанную выше сложность этого процесса, для облегчения его анализа можно внести некоторые упрощающие допущения. Так, проведенные нами эксперименты показали, что при центрифугировании суспензий малой и средней концентрации с минимальным размером частиц более 10 мкм и относительно невысокой вязкостью жидкой фазы уплотнение осадка заканчивается практически уже в первом периоде процесса. Поэтому влияние уплотнения осадка на степень его обезвоживания в большинстве случаев можно не принимать во внимание [1]. [c.109] Свойства осадков в значительной степени зависят от форм связи содержащейся в них влаги. Все формы связи делят на три группы химическая, физико-химическая и физико-механическая. Влага, удерживаемая химической и физико-химической формами связи, в процессе центрифугирования не удаляется и останавливаться на этих видах влаги мы не будем. [c.109] Поровая несвязанная влага находится в пространстве между твердыми частицами. Эту влагу называют также влагой капиллярного подъема или капиллярно-подвижной влагой. [c.110] Свободную влагу обычно называют гравитационной, даже если в ее перемещении принимают участие не только силы тяжести. [c.110] При механическом обезвоживании всю влагу из пористой среды удалить невозможно. В качестве теоретического предела обезвоживания данной пористой среды, который может быть достигнут путем использования только механических способов, предложено принять так называемую максимальную молекулярную влагоемкость (ММВ) [118]. В работе [118] приведены также методы определения ММВ. [c.110] Содержание влаги в осадке может быть выражено массовой (или объемной) влажностью, массовым (или объемным) влагосодержанием, а также насыщенностью [1]. [c.110] Аналитические зависимости для приближенного определения насыщенности или влагосодержания осадка обычно базируются на той или иной модели пористой среды. Наибольшее распространение получили две модели пористых сред модель уложенных сфер и капиллярная модель. Если первая рассматривает частицы скелета, то вторая основана на описании размера и формы пор. Эти модели, каждой из которых присущи определенные недостатки, в известной степени дополняют одна другую. [c.110] Наиболее простые из капиллярных моделей — модели из прямых и параллельных капилляров постоянного сечения. Модели такого типа не являются изотропными. Предложены различные модификации моделей параллельных капилляров [119], в которых сделана попытка устранить этот недостаток. [c.110] Рассмотрим процесс отжима гравитационной жидкости, используя модель прямых и параллельных капилляров постоянного сечения. В первом приближении будем полагать, что после отхода гравитационной жидкости в порах осадка остается только связанная влага. [c.111] По установившимся представлениям отход гравитационной жидкости сопровождается перемещением поверхности насыщения с радиуса г ос, до радиуса Грт—/1к, где / к —высота капиллярного подъема жидкости у основания осадка, определяемая капиллярным давлением. [c.111] Предполагается, что движущая сила процесса в течение всего периода отхода гравитационной жидкости меньше гидростатического напора на величину капиллярного давления, развившегося в результате появления менисков. [c.111] Из уравнения (6.1) следует, что при постоянных значениях 5св и 5к насыщенность осадка в зависимости от времени уменьшается по линейному закону. [c.111] Экспериментальная проверка показала, что в начальный период обезвоживания насыщенность действительно уменьшается линейно в зависимости от времени, а затем отход гравитационной жидкости замедляется и по истечении времени тг насыщенность не снижается до значения 5св (рис. 6-1). [c.111] Причина такого расхождения — пленочное течение части гравитационной жидкости вслед за прохождением уровня насыщения через слой осадка, тогда как уравнение (6.1) предполагает участие в движении фронта насыщения всей массы гравитационной жидкости. [c.111] Вернуться к основной статье