Рассчитать шнековую осадительную центрифугу непрерывного действия для отделения кристаллов Na2CО3 от маточного раствора по

Рассчитать шнековую осадительную центрифугу непрерывного действия для отделения кристаллов Na2CО3 от маточного раствора по следующим данным: концентрация твердого вещества в суспензии Вс=30% масс.; плотность кристаллов Na2CO3 ρ1 = 270 кг/м3; плотность маточного раствора ρ2=100 кг/м3; динамическая вязкость раствора μ=1·10-5 кг/(м·с); минимальный размер улавливаемых твердых частиц d = 13 мкм; конечная влажность осадка bк = 50 % масс.; содержание твердой фазы в фугате Вф = 5%.

Так как условия работы машины тяжелые (большое количество твердой фазы и разделяемой суспензии), выбирается шнековая осадительная центрифуга непрерывного действия (табл. 1).
Таблица 1 – Техническая характеристика шнековой осадительной центрифуги
Наименование показателя Значение
Максимальный диаметр барабана Dmax, мм 600
Минимальный диаметр барабана Dmin, мм 280
Длина барабана L, мм 1000
Угол β, град 18
Фактор разделения при максимальной скорости Фр
500
Число витков шнека z 6
Диаметр «сливного цилиндра» Dcл, мм 420
Длина «сливного цилиндра» L1, мм 600
Радиус расположения окон для выгрузки осадка из барабана центрифуги Rк, мм 190
Масса вращающихся частей центрифуги G, кг 500
Частота вращения барабана центрифуги, об/мин:
n=1800∙5000,6=1225 об/мин
Производительность центрифуги по питанию, кг/ч:
где Q - производительность центрифуги по питанию, м3/ч.
где ρс – плотность суспензии, кг/м3
ρс=30100∙270+100-30100∙100=151кгм3;
Q=3,5∙10-4∙0,422∙0,6∙270-100∙9,812∙13∙10-62∙122521∙10-5=15,37м3ч;
Qn=15,37∙151∙9,81=22767,7 кг/ч
Производительность центрифуги по сухому твердому веществу, кг/ч, определяется из уравнений материального баланса:
Qт=22767,7∙30100=6830,31кгч
Производительность центрифуги по сливу (фугату), кг/ч:
Qсл=22767,7∙100-50-30100-50-5=10119кгч
Производительность центрифуги по сливу (фугату), м3/ч, принимая, что ρф=ρ2, определяется по формуле:
Qсл/=10119100∙9,81=10,3м3ч
Предельный размер твердых частиц, мкм, движение которых соответствует закону Стокса, определяется по формуле:
dкр=11,75∙102∙31∙10-529,814∙100∙270-100∙0,21∙12252=1,48∙10-5 м
Минимально возможная влажность осадка, %:
где ρн=0,3·ρ1.
bmin=270-0,3∙270∙100270-0,3∙270∙100+0,3∙270∙270∙100=46,36%
Полная мощность, N, кВт, потребляемая шнековой осадительной центрифугой непрерывного действия, определяется по формуле:
𝑁 = 𝑁1 + 𝑁2 + 𝑁3
Мощность, затрачиваемая на сообщение кинетической энергии сливу и осадку, N1, кВт, которые выбрасываются из барабана, определяется:
N1=12252∙6830,31∙1+46,36100∙0,192+10119∙0,212∙10-9=1,21кВт
Мощность, затрачиваемую на преодоление сил трения при транспортировании осадка внутри машины, N2, кВт, определяется:
где Rср – средний радиус барабана, м:
К1 – коэффициент трения осадка о стенки машины, равный 0,3-0,8;
К2 – коэффициент трения осадка о поверхность витков шнека, равный 0,15-0,4