Автоматические центрифуги с ножевым съемом осадка (фильтрующие)

Производительность фильтрующих центрифуг можно определить по зависимостям, используемым для расчета производительности фильтров. Однако успешное применение этих уравнений связано с экспериментальным определением ряда величин в условиях центробежной фильтрации.

Несколько надежнее и проще методика расчета, основанная на использовании результатов исследований на лабораторной модели центрифуги.

По результатам предварительного исследования на лабораторной модели подсчитывают необходимую продолжительность цикла центрифугирования:

, (4.35)

где t - время центрифугирования, необходимое для достижения заданной влажности осадка; t в - продолжительность выгрузки осадка.

Кроме того, находят полное время цикла центрифугирования:

, (4.36)

здесь t ср -продолжительность среза (выгрузки) осадка, обычно

По данным технических характеристик выбранной машины и лабораторной модели подсчитывают производительность в м3/ч промышленной центрифуги (обозначения с индексом "л" относятся к лабораторной центрифуге, остальные к промышленной):

, (4.37)

где Vл- производительность, м3/ч ; D и D1- внутренний диаметр ротора, м; L и l- внутренняя длина ротора соответственно промышленной и лабораторной центрифуги , м; Фр и Фрл - фактор разделения; Vп и Vпл - полезный объем ротора, м3 ; t 1 и t 1л - продолжительность питания лабораторной центрифуги при постоянном давлении фильтрации, мин.

Объемную массу в кг/м3 разделяемой суспензии можно определить по формуле:

, (4.38)

здесь r 1 и r 2 -плотность соответственно твердой фазы и жидкости, кг/м3; Вс- концентрация твердой фазы в суспензии в % масс .

Объемная масса осадка, кг/м3 :

, (4.39)

где bк - конечная влажность осадка в % масс.

Тогда объемная доля жидкой фазы в суспензии:

, (4.40)

а объемная доля жидкой фазы во влажном осадке:

, (4.41)

Отношение рабочего (полезного) объема Vп к полному объему ротора Vб :

, (4.42)

где d0 - внутренний диаметр кольцевого днища.

Мощность в кВт, затрачиваемая на сообщение кинетической энергии обрабатываемой суспензии:

, (4.43)

y 1 - коэффициент заполнения осадком рабочего объема ротора; t - продолжительность загрузки, с.

Масса осадка, находящегося в роторе центрифуги:

, (4.44)

Масса ротора с загрузкой:

, (4.45)

где Gр- масса незагруженного ротора.

Мощность в кВт, затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках:

, (4.46)

здесь f = 0,01- коэффициент трения; dц- диаметр цапф вала, м; Р- динамическая нагрузка на подшипники, Н; w - угловая скорость, 1/с.

Нагрузка на подшипники слагается из веса загруженного ротора и динамических сил неуравновешенности вращающихся масс. Величина неуравновешенности (или дебаланса) загруженного ротора зависит от начальной неуравновешенности ротора и степени неравномерности распределения осадка на поверхности ротора. Величина неуравновешенности, вызванной неравномерным распределением осадка зависит от свойств суспензии, способа питания равномерности поступления суспензии в ротор, постоянства концентрации суспензии и т.д. В связи с этим неуравновешенность ротора нельзя учесть заранее.

Динамическую нагрузку на подшипники в Н определяют по формуле:

, (4.47)

где Q- статическая нагрузка на подшипники от веса загруженного ротора, Н.

Мощность в кВт, затрачиваемая на преодоление трения ротора и суспензии о воздух:

, (4.48)

где r в- плотность воздуха, кг/м3 ; L1 -наружная длина ротора, м; r-внутренний радиус кольцевого слоя суспензии, м; R1- наружный радиус ротора, м.

Толщина слоя осадка:

, (4.49)

здесь rос- внутренний радиус осадка, м, -объем осадка, м3.

Мощность в кВт, .затрачиваемая на срез осадка:

, (4.50)

где b- длина режущей кромки ножа, м; К=0,4 Н/мм2 - удельное сопротивление резанию; t ср -время среза, с.

Таким образом, мощность, необходимая для нормальной работы центрифуги, составляет:

во время загрузки:

, (4.51)

во время среза осадка:

, (4.52)

Мощность, затрачиваемую центрифугой во время холостого хода, подсчитывают по уравнению:

, (4.53)

где - мощность, затрачиваемая на трение в подшипниках при незагруженном роторе.

Значение подсчитывают по формуле (3.46), при этом величину Р определяют по уравнению (3.47), где вместо Q подставляют вес незагруженного ротора.