Các quá trình cơ học-Chương 12 - Máy ly tâm doc

Máy hoạt động theo nguyên tắc “lăng ly tâm” Ngày nay máy ly tâm siêu tốc được ứng dụng vào rất nhiêu lĩnh vực, chăng hạn như: - Ứng dụng dé “lam trong” dau cá trong công nghiệp sản xuất

CHUONG 1

MAY LY TAM

It ~ _-

Rạ =4jL~B R,;m

H B=—; hệ số chứa đây; %

H;

H,, H,: chiều cao chứa huyén phù và rotor; m

vin chin — |

œ: vận tốc góc của rotor

Nước lọc

vệ

n: số vòng quay của rotor; 1/s

Rạ: bán kinh mặt thoáng huyền phi trong rotor; m R,: ban kính trong của rotor; m

Q R: ban kinh quay trung binh; m

e Áp suất ly tâm:

lucly tam _ mạ @°.R

AP= rn =—h 2a 2

mạ, =py,.Vị, : khối lượng huyền phù; kg

p„: Khối lượng riêng huyền phù; kg/mỶ

Vị: Thê tích huyền phù; m°

A =.D,.H, : Diện tích bề mặt phân riêng: m'

= Áp suất thủy là Ki

Rõ ràng áp suất ly tâm lớn hơn K, lan ap suat thuy tinh

e Áp suất lọc ly tâm thường tính theo:

AP=p,.n 20|R} ~ RộN/ Ẹ (12-4)

m

e- Vận tốc lăng trong môi trường ly tâm xác định theo

Lắng vùng Stock: Re= Ky

|

- Vung qua do Alen: Reel Ki, "

|

- Vung roi Newton - - Rittinger: Re (= KỆ

- Từđósuyra

Re

- Xét mdi quan hệ giữa vận tốc ly tâm, thời gian ly tâm và năng suất máy ly tâm như sau:

o Van téc ly tam

d*(p,-p) oR

Vly tam max = 1 Su E g mY (12 -6)

© Thời gian ly tâm

R

@œ 2d (p,—p) Rụ

Muốn năng suất cao thì vận tốc lắng phải lớn và thời gian phải nhanh, do đó

- _ Kích thước pha ran càng lớn càng tốt

- _ Hiệu khối lượng riêng (p,- p) càng lớn càng tốt

- _ Số vòng quay càng cao càng tốt

- Ban kinh thing quay (rotor) càng lớn càng tốt

- _ Độ nhớt càng nhỏ càng tốt

II) PHÂN LOẠI VÀ TÊN GỌI MÁY LY TÂM

III) MÁY LY TÂM THƯỜNG

III.1) Máy ly tâm ba chân tháo bã thủ công ( bằng tay)

1 Nắp vảnh chặn Nước lọc 2 Rotor

3 Nỗi với truc rotor

4 Liên kết đáy với rotor

1.2) May ly tam treo

| 1!

|

6 Nước lọc

|

4

1

Bi

III.3) Máy ly tâm tháo bã bằng dao

Hip

^

& ` 2

4 Chân máy

5 Ống tháo nước lọc

6 Dao cạo bã

7 Ông nhập liệu

§ Nối với động cơ

HIš.4

III.4) Máy ly tâm tháo ba bang piston

1 Nỗi với động cơ

2 Ô lăn

3 Xilanh

4 Piston

5 Vo may

6 Rotor

7 Can day ba

§_ Ống tháo nước lọc

9 Đường thảo bã ra ngoài

abcd: cơ câu điêu chnh thuy lực

H12.5

III.5) Tính công suất máy ly tâm thường

- Tính toán công suất của máy ly tâm thường, ta chỉ chọn một giá trị lớn nhất

trong ba giá trị sau

‹ Công suậtmở máy :N,=N,+N,+N, > kW

‹ Công suất nhập liệu :N,=N,+N,+N,;kW

‹ Công suất tháo bã > N= N, +N, +N, 3 kW

IV) MAY LY TAM SIEU TOC

Khi yéu to ly tam Ky, > 3000 thi goi la ly tam siéu tốc

Loại máy này dùng đê phân riêng hệ huyền phù siêu mịn, hệ keo và hệ nhũ tương Máy hoạt động theo nguyên tắc “lăng ly tâm”

Ngày nay máy ly tâm siêu tốc được ứng dụng vào rất nhiêu lĩnh vực, chăng hạn như:

- Ứng dụng dé “lam trong” dau cá trong công nghiệp sản xuất dược phâm

- Trong công nghiệp thực phâm dùng để làm sạch, khử nước hoặc tây trắng mỡ động vật

- Trong công nghiệp sản xuất rượu bia dùng đề “làm trong” sản phâm khi lên men vừa

du

- Dùng dé tách men ra khỏi môi trường sau khi lên men trong công nghệ sản xuất men

VI sinh.

- Trong công nghiệp hóa học dùng đề tách enzim trong quả trình sinh hóa

- Trong ngành máu và huyết học dùng đêtách lượng nước lẫn trong máu

- Đặc biệt được ứng dụng nhiều nhất trong ngành công nghiệp chế biến sữa dùng đề

tách sữa bò mới thu hoạch thành váng sữa và sữa không béo

Động lực lăng trong môi trường siêu tốc là tăng hành trình chuyên động của dòng hỗn

hợp trong rotor, qua đó chúng xảy ra sự va đập và nhờ sự va đập trong môi trường có K,, rất

œo này mà chúng hình thành các hạt mới (gọi là pha nặng) có kích thước và khối lượng hạt

mới lớn gấp (3 + 5) lần kích thước ban đầu Và khi hạt càng lớn thì càng dễ phân pha

Có 3 loại máy ly tâm siêu tốc (gọi tất là máy phân ly) gồm có: máy phân ly loại ống, loại ngăn, loại đĩa, trong đó ứng dụng nhiêu nhất là máy phân ly loại đĩa.

IV.1) Máy phân ly loại ông

Pha nhẹ

Dòng nhập liệu

Pha nậng

Đĩa tách

Ong phan ly 7

tị ||

yl

un

Pha nhe

:=r†—— Pha nặng

IV.2) Máy phân ly loại ngăn

ập liệu

Dong nh

¬

ih

Pha nhẹ Pha nặng

phan ly `

Thân rotor

-

Negãn

IV.3) Máy phân ly loại đĩa

-

ệu

1 Rotor

Chan may

3 Cửa nhập li

4 Cơ câu truyện động

5 Trục chính cla may

6 Cửa tháo pha nặng

Kết luận

Muốn chọn máy lọc ly tâm hay máy phân ly thì phải dựa vào kích thước ban đầu của pha phân tán, có thể tham khảo bảng 12 l

Bang 12.]

Kích thước hat pha phan tan (mm)

Huyện phù | Huyền phùtrung | Huyền phù Huyền phù

Bài 1: Dùng máy ly tâm đê lãng huyền phù hydroxit mangan trong nước ở 30 “C

Đường kính bé nhất của hạt là d = 3um, p, = 2525 kg/m, rotor ly tâm có đường kính D; =

§00 mm, chiều cao H; = 400mm, quay với số vòng quay n = 1200 víp Biết chu kỳ làm việc

là 20 phút, trong đó thời gian phụ là 2 phút, hiéu suat ly tam 50% và đường kính vành chặn

Dạ = 570mm Tính năng suất máy ly tâm đó

Bài giải Năng suất máy ly tâm tính theo công thức (12 — 9)

Q = 25,3.H,.R9-Vv) n- 4.K': a (1)

Vi duéng kinh hat 3um < 100 um nên dùng công thức lắng Stock

2

v d2(Ð:—P) _ Í3.10—8 }“(2525— 1000).10 = 0,935.10-5 ™

Nude & 30°C tra TL{7] cé ti = 0,8cP

Tinh van téc lang ly tam:

(23 4.1200)"

Vit = Ve-Kyy = 0,935.10-5 ~ 10 (0.400+ 0,285) _ „ ¡ọ_ am 2 s

3 3 19-6 13

Kiểm tra chế độ lắng: Re = Š-“” >7 _-TÊ— =1,§7.1072 < 0,2 Thỏa 0,8.107

Tính hiệu suất theo thời gian hoạt động: K'= = = 0.9

3 Thé vao (1): Q =25,3.0,4.0,2852.0,935.10-5.12002.0,5.0,9 = 4,5 "

Đáp số: Q = 4.5 m*/h

Bài 2 Dùng máy ly tâm gián đoạn đê lọc huyền phù MgCO: trong nước ở nhiệt độ t =

30 ˆC, biệt các thông sô sau đây:

Đường kính rotor D, = 0,6m, chiều cao H, = 0,5m

Hệ số chứa day 8 = 0,5, nồng độ pha rắn C„= 10%

0;= 1750 kg/m? > Prude = 1000 kg/m* ; u= 0,§ cP

Độ âm của bã U, = 309%, độ nén của bã S' = 0,37

Trở lực riêng của bã theo thực nghiệm r`ạ= 4,71.10)° ike

m-

R,,, = 0, qua trinh loc dang ap

Tính số vòng quay n(v/p) cua rotor sao cho nang suat loc dat O = 500 kg/h?

Bai giai

e Xac dinh cac thông sô của rotor:

_ 3,14.0,67

2

Sr eis = 0,5 = 01413 mồ

Thé tich rotor: V, =

Thể tich huyén phi chira trong rotor: Vụ = Vy.B =0.,07065 m3

Diện tích bề mặt lọc: A = mD),.H, = 3,14.0,6.0,5 = 0,942 m2

Tinh ban kinh mat thoang huyén phù trong rotor: Rg = 1 _ _ = 0,212m

® Áp dụng công thức (12 — 4)

AP=pu.n2.20ÍR?—R2

pn.20|RƒT— R2}

e Xác định các thông số công nghệ lọc

p

Vụ _ 0,07065

1+Xp 140,116

- Lượng nước lọc: V = = 0.0632: mỶ/lmẻ huyền phù

L_—Cạ ITC

Gy _ 7883 _ = —=ap = 720s

3600

e Tu phuong trinh loc: qŸ + 2Cq =K vì R,a=0=(€C=0

Vậy: K = 1 = = °' — $

Tính Ap=i-t[troXos = 0.69 08.10 -4,71.10!?.0,116.0,0673 _ 9.49, _N

e Cuối cùng thế vào (1) đề tính số vòng quay n:

" | 95791

20.1045.|0,32 — 0.2122

Đáp số: n = 604.8 vòng/phút

- Tu