Дослідження міцнісних характеристик відцентрових сепараторів
Автор: Твердохліб Кирило Костянтинович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Обладнання переробних і харчових виробництв
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Найбільш поширеним способом розділення рідких неоднорідних систем під дією відцентрових сил є центрифугування (або фугування), яке здійснюється в машинах-центрифугах. Основна частина центрифуги – барабан (кошик) з суцільними або перфорованими стінками, що обертається з великою швидкістю на вертикальному або горизонтальному валу. Розрізняють наступні процеси розділення суспензій в центрифугах: 1) відцентрове фільтрування; 2) відцентрове відстоювання; 3) відцентрове освітлення. Відцентрове фільтрування є процесом розділення суспензій в центрифугах з перфорованими барабанами. Внутрішня поверхня такого барабана покрита фільтрувальною тканиною. Суспензія відцентровою силою відкидається до стінок барабана, при цьому тверда фаза залишається на поверхні тканини, а рідина під дією відцентрової сили проходить крізь шар осаду і тканину видаляється назовні через отвори в барабані. Відцентрове фільтрування в загальному випадку складається з трьох послідовно протікаючих фізичних процесів: 1) фільтрування з освітленням осаду; 2) ущільнення осаду; 3) видалення з осаду рідини, що утримується молекулярними силами. За допомогою відцентрового фільтрування може бути досягнутий високий ступінь обезводнення осаду. Відцентрове відстоювання є процес розділення суспензій в центрифугах, що мають барабани з суцільними стінками. Суспензія вводиться у нижню частину барабана і під дією відцентрової сили відкидається до стінок. Безпосередньо біля стінок утворюється шар осаду, а рідина утворює внутрішній шар і витісняється з барабана суспензією, що поступає на розділення. Піднімаючись догори, рідина переливається через закраїну барабана і видаляється назовні. Під час відцентрового відстоювання відбуваються два фізичні процеси: 1) осадження твердої фази; 2) ущільнення осаду. Відцентрове освітлювання також проводиться в суцільних барабанах і служить для очищення рідин, що містять незначну кількість твердої фази. Цей процес застосовується для розділення тонких суспензій і колоїдних розчинів. За фізичною суттю відцентрове освітлювання є процесом вільного осадження твердих частинок у полі відцентрових сил. У барабанах з суцільними стінками проводиться також розділення емульсій. Під дією відцентрової сили компоненти емульсії відповідно до густини розташовуються у вигляді розмежованих шарів: зовнішнього шару рідини з більшою густиною і внутрішнього шару легшої рідини. Рідини виводяться з барабана порізно. Таким чином, центрифугування є за суттю процесами відстоювання і фільтрування в полі відцентрових сил. Відцентрові сили, що розвиваються під час центрифугування, сильніше діють на рідку систему ніж сили тяжіння і тиску. Тому центрифугування є набагато ефективнішим способом механічного розділення неоднорідних рідких систем, чим відстоювання і фільтрування. Рідинні сепаратори застосовуються для обезводнення нафтових продуктів, смол і рослинних масел. Тарілчасті сепаратори широко використовуються в для розділення в’язких суспензій. Сепаратори добре пристосовані для відділення тонкодисперсної твердої фази і в найближчому майбутньому знайдуть у промисловості ширше застосування. Об’єкт дослідження – високопродуктивні відцентрові сепаратори рідинних середовищ. Предмет дослідження – роторні циліндричні відцентрові сепаратори. Мета дослідження: аналіз роторних технологічних машин на яких здійснюється розділення рідинних харчових середовищ, а також силовий аналіз роботи як окремих елементів центрифуг, так і конструкції в цілому. Результати дослідження дозволяють створити комплексну методику інженерного розрахунку конструктивних елементів циліндро-конічних центрифуг з забезпеченням працездатності за міцнісними характеристиками. Ключові слова: сепаратор, центрифуга, дослідження, напружений стан, оболонка, міцність, розрахунок.