Введение к работе
Актуальность работы. Во многих отраслях промышленности, наряду с химическими реакциями, являющимися основой химической технологии, широко используются физико-химические процессы. К таким процессам относятся массообменные, тепловые, гидромеханические и механические. Способы проведения этих процессов часто во многом определяют возможность осуществления, эффективность и рентабельность всего технологического производства.
В химической, нефтедобывающей, пищевой, целлюлозно-бумажной, металлургической, угольной, горнорудной, микробиологической, лакокрасочной и ряде других отраслей промышленности, а также в технике очистки производственных сточных вод, нашли применение гидромеханические процессы разделения.
Среди них особое место занимают процессы разделения систем жидкость - твердое тело. Для проведения этих процессов применяются самые разнообразные типы оборудования, отличающиеся как по конструктивному оформлению, так и по принципу действия. Это необходимо прежде всего при извлечении полезных компонентов, входящих в неоднородную систему, или напротив, при удалении из нее нежелательных примесей. Для этих процессов наряду с другими видами разделительного оборудования широкое применение нашли центрифуги. Некоторые химические производства, как например, полиолефинов, диоксида титана, аскорбиновой кислоты, калийных удобрений и других продуктов практически невозможно реализовать в промышленных масштабах без использования центрифуг.
Осадительные шнековые центрифуги относятся к классу машин непрерывного действия, которые применяются для разделения жидких неоднородных систем на предприятиях различных отраслей промышленности и прежде всего химической, угледобывающей и пищевой.
Широкое распространение осадительных центрифуг объясняется универсальностью этих машин. Их успешно применяют для разделения суспензий с широким диапазоном размеров частиц твердой фазы и концентраций суспензии по объему.
Промышленное внедрение таких машин позволило в ряде случаев удешевить производство при условии замены ими различных типов сгустителей, требующих громадных производственных площадей, а также сложных и энергоемких вакуум-фильтрационных установок, в частности, для разделения агрессивных сред, вызывающих в некоторых случаях не только непомерно высокий расход фильтрационных тканей, но и не допустимую коррозию аппаратуры.
В настоящее время представляется перспективным использование осадительных шнековых центрифуг на природоохранных объектах для обработки многокомпонентных стоков, содержащих в частности помимо твердых включений значительное количество нефтепродуктов. При этом очевидна возможность интенсификации центробежного разделения за счет совмещения процессов осаждения и флотации.
Цель работы. Разработка метода расчета осадительной шнековой центрифуги с дополнительной подачей диспергированного газа, изучение особенностей проведения процесса флотации в осадительной шнековой центрифуге и исследование влияния конструктивных и режимных параметров на его эффективность.
Научная новизна.
-
Результаты теоретического анализа условий связи частицы с пузырьком, движущихся в потоке жидкости в осадительной шнековой центрифуге.
-
Представленная математическая модель процесса флотации в осадительной шнековой центрифуге, основанная на детерминированном подходе к рассмотрению движения системы частица-пузырек.
-
Разработанная методика расчета ожидаемых показателей разделения аэрированных суспензий в осадительной шнековой центрифуге.
-
Полученные графические зависимости влияния плотности твердой фазы, силы поверхностного натяжения, скорости вращения ротора, диаметра пузырька на устойчивость комплекса частица-пузырек.
-
Результаты анализа существующих подходов к определению диаметра пузырька, движущегося в закрученном турбулентном потоке.
-
Результаты экспериментальных исследований по разделению аэрированных суспензий в осадительной шнековой центрифуге.
-
Полученные теоретические данные по влиянию плотности твердой фазы, силы поверхностного натяжения, скорости вращения ротора, диаметра пузырька на показатели разделения аэрированных суспензий в осадительной шнековой центрифуге. Практическая ценность. В результате проведенных исследований
разработана методика расчета ожидаемых показателей разделения аэрированных суспензий в осадительной шнековой центрифуге. Получены теоретические данные по влиянию различных конструктивных и режимных параметров на показатели разделения суспензий в центрифуге с дополнительной подачей диспергированного газа.
. Апробация работы и научные публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 2 международных научно-технических конференциях.
По теме диссертации опубликовано 2 статьи и 2 тезисов докладов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложения общим объемом 130 страниц. Работа изложена на 96 страницах основного текста, содержит 33 рисунка и 2 таблицы. Список литературы из 105 наименований.