Принцип работы сепаратора
Сепаратор, или тарельчатая центрифуга, представляет собой центрифугу вертикальной компоновки. Он используется для разделения и осветления жидкостей. Принцип тарельчатого сепаратора позволяет разделить твердые и жидкие фазы или смешанные жидкие фазы под воздействием центробежной силы. По сравнению с декантерной центрифугой сепаратор существенно отличается по своей технической конструкции и вариантам применения.
Как работает сепаратор?
В основу функционирования тарельчатого сепаратора положен принцип осаждения. В смесях с твердой и жидкой фазами тяжелые твердые вещества накапливаются на дне емкости. Они опускаются под воздействием силы тяжести. (1) В непрерывно работающей системе для разделения твердой и жидкой фаз не все частицы твердого вещества успевают осесть на дно. Они снова покидают систему вместе с жидкой фазой. Разделение выполнено не полностью. Для предотвращения этого используется конструкция в виде ламелей или дисков. (2) Сам процесс сепарации происходит в пространстве между дисками. Чем больше количество пластин или дисков, тем больше площадь осветления. Конусообразная форма пластин или дисков предотвращает их закупорку, в следствие чего частицы твердого вещества просто соскальзывают с них. (3)
Принцип сепаратора позволяет отделять жидкости различной плотности, например, капельки масла в воде или капельки воды в масле.
Разделение, основанное на принципе силы тяжести (1 G), выполняется медленно и не эффективно для многих вариантов промышленного применения. Тарельчатые сепараторы значительно ускоряют процесс разделения. Смесь из твердой и жидкой фаз они разделяют с помощью центробежной силы. «Эквивалентная площадь осветления», которая является измерением эффективности сепаратора, определяется на основании геометрической поверхности (площадь осветления) и центробежного ускорения.
Благодаря высоким силам инерции сепаратор достигает высокой эффективности разделения. По сравнению с декантером, сепаратор работает на более высоких скоростях и отделяет из жидкости более мелкие твердые вещества (частицы до 5 мкм).
Конструкция тарельчатого сепаратора
Разделяемая смесь поступает через стационарную впускную трубу (1) (подача) в распределитель вращающегося барабана (2) (емкость, в которой находится смесь). Там она ускоряется до окружной скорости барабана сепаратора. Важно, чтобы при распределении смеси не возникали ненужные срезывающие усилия, разрушающие мелкие частицы или создающие эмульсии. На внешней стороне основания распределителя предусмотрены прорези или отверстия, через которые отделяемый продукт поступает в пространство с дисками. Разделение выполняется во внутреннем пространства между дисками сепаратора (3). Твердое вещество под действием центробежной силы стремится наружу и накапливается в так называемой камере твердого вещества (4). Жидкие фазы проходят через пространство между дисками и также под действием центробежной силы стремятся в противоположную сторону к оси барабана, а далее вытекают через диск разделения фаз (грейфер) или водослив(5). Используемая конструкция зависит от области применения.
Собранное твердое вещество выходит по отдельной выпускной линии (выгрузка твердой фазы). При этом имеются тарельчатые сепараторы с самоочищающимся барабаном (сепараторы непрерывного действия) и ручные сепараторы. В сепараторах с самоочищающимся барабаном последний имеет механизм открывания, через который с равным временным интервалом выполняется выгрузка отделенных твердых веществ (6). В этом случае барабан состоит из нижней части барабана, в котором расположен гидравлический механизм опорожнения, а также крышки барабана.
Гидравлический разгрузочный механизм открывает барабан сепаратора в самой выступающей части корпуса центрифуги, где собираются твердые вещества. После выхода твердой фазы барабан сепаратора снова закрывается. Это происходит за несколько десятых долей секунды.
Сепаратор, как правило, приводится в движение с помощью поликлинового или плоскоременного привода. Это зависит от конструктивного размера сепаратора. Управление приводным двигателем осуществляется с помощью преобразователя частоты.
Области применения технологии сепарации
Сепараторы предназначены для решения задач разделения, при которых необходима высокая точность разделения или при которых требуется отделение тончайших частиц. Они используются также для разделения твердой и жидкой фаз с небольшой разницей в плотности. Тарельчатые сепараторы обладают очень многообразными вариантами применения и используются в различных отраслях промышленности, в том числе:
- в пищевой промышленности и производстве напитков
- в масложировой промышленности
- в химической, фармацевтической промышленности и биотехнологии
- в нефтяной промышленности и энергетике
- в сфере защиты окружающей среды
Сепараторы используются главным образом для трех различных методов разделения:
- в качестве кларификатора/осветлителя для осветления жидкостей. Осветление - это выделение тонкоизмельченных частиц твердого вещества из жидкости. Сепаратор используется для смесей с низким содержанием твердого вещества. Если очищаемая смесь содержит большое количество твердого вещества, то правильным выбором является декантер. Типичным примером применения сепаратора является осветление фруктового сока путем удаления веществ, обуславливающих помутнение.
- В качестве очистителя / разделительного сепаратора для разделения жидкостей. Разделение - это отделение жидкости с более низкой плотностью от жидкости с более высокой плотностью. Примером использования сепаратора является отделение капель воды от минерального масла. При этом можно отделять твердые вещества.
- Для сгущения жидкостей. Концентрирование - это выделение (концентрация) легкой жидкой фазы из тяжелой жидкой фазы. Примером является извлечение эфирного масла из воды с использованием сепаратора. Одновременно возможно отделение твердых веществ.
Источник
Технология производства пищевых продуктов и биотехнологии, Х.Г. Кесслер (Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, H.G. Kessler)