Centrifugă (tehnologii chimice)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără note de subsol
Această intrare sau secțiune pe inginerie lipsesc sau sunt lipsite de anumite note și referințe bibliografice .
Deși există o bibliografie și / sau legături externe , nu există o contextualizare a surselor cu note de subsol sau alte referințe precise care indică cu exactitate originea informațiilor. Puteți îmbunătăți această intrare citând mai precis sursele . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
Centrifugă de laborator
Împingeți centrifugele într-o fabrică de producere a sării

Centrifuga , în uz industrial și de laborator, este un aparat utilizat pentru a accelera separarea între corpuri cu densități diferite prin utilizarea (de obicei exclusivă) a forței centrifuge (sau mai precis, accelerația centrifugă).

Generalitate

Este cunoscut fenomenul de sedimentare a unui corp solid de înaltă densitate amestecat cu un fluid de densitate mai mică. Acest fenomen fizic se datorează principiului lui Arhimede : deoarece masa fluidului deplasat M l este mai mică decât aceea M s a solidului care îl deplasează, iar accelerația gravitației g se aplică ambelor, va rezulta o forță egală la un (M s - M l ) xg aplicat solidului; această forță determină mișcarea de sedimentare.

Dacă luăm în considerare legea lui Stokes privind mișcarea solidelor în medii vâscoase, verificăm că viteza de sedimentare terminală a particulei solide este proporțională cu forța aplicată și, prin urmare, cu accelerația asigurată, în sedimentarea obișnuită, de câmpul gravitațional al Pământului. .

Căutarea mijloacelor de creștere a valorii accelerației aplicate suspensiei solid-lichid pare, așadar, firească: cea mai simplă metodă constă în înlocuirea (sau integrarea) accelerației gravitației cu accelerația centrifugă generată de o mișcare circulară uniformă. Suspensia alimentată este de obicei definită ca „tulbure”; „filtrat” sau „lichior-mamă” lichidul extras, și „solid” pentru tot curtea, sau „ tort ” solid.

Clasificare

Din cele de mai sus se poate deduce că este suficient să rotiți rapid un container adecvat în jurul unei axe pentru a obține o stratificare, solidă în punctul cel mai îndepărtat de axă, lichid spre interior. Cu excepția cazurilor speciale, scopul centrifugării este totuși separarea, totală sau aproape, între solid și lichid: de aceea este necesară extragerea separată a fazei solide din faza lichidă. Prin urmare, se poate întocmi o clasificare pe baza tipului de operație:

  • Centrifuge fără separare
  • Centrifuge cu separare de preaplin
  • Centrifuge cu separare prin filtrare

Pentru fiecare dintre aceste modele, există o multitudine de tipuri și variații. Tipurile de utilizare mai generală sunt descrise mai jos. Aici omitem mașinile destinate ultracentrifugării , care este o operație unitară diferită.

Centrifuge fără separare

Acestea sunt utilizate pentru a accelera sedimentarea solidului, adesea în condiții controlate, fără a dori neapărat să obțină două produse distincte. În industrie au puțin interes. Un exemplu în acest sens sunt centrifugele utilizate în laboratorul de analize , în care eprubeta este plasată într-un recipient special, iar fracția solidă este decantată în eprubetă. În condiții standard de umplere și accelerare, sedimentul este apoi măsurat ca procent din amestecul total.

În laboratoarele de analiză biomedicală, centrifuga este utilizată pentru a separa partea apoasă a unui lichid biologic de partea corpusculară, de exemplu, serul de hematocrit . În unele cazuri, pentru a preveni contactul ulterior între substanțele separate, se folosesc eprubete care conțin un gel separator cu o greutate specifică special concepută pentru a se interpune între ser și reziduuri solide. O centrifugare standard pentru separarea sângelui durează aproximativ zece minute la aproximativ 3000 rpm.

Centrifuge cu separare de preaplin

Schema de centrifugare a decantorului

La aceste centrifuge, în funcțiune continuă, decantarea are loc prin separarea zonelor de ieșire ale solidului și lichidului. Figura prezintă un model de bază, unde puteți vedea:

  1. intrarea tulburei
  2. descărcarea solidă, mai grea
  3. scurgerea lichidului, mai ușoară
  4. cohleea
  5. arbori coaxiali ai cohleei
  6. prize
  7. strigăt
  8. carcasa exterioara.

O mișcare separată a arborilor coaxiali ai melcului și containerului creează o diferență de viteză unghiulară între cei doi rotori; cohleea transportă apoi solidul într-o zonă, în mod normal conică, neafectată de lichid, și către orificiile de ieșire, în timp ce filtratul iese dintr-o digă. Un plic extern acționează ca o izolare pentru produse.

Există numeroase variații ale acestui model, dar respectă principiile de bază ilustrate. După cum se poate vedea din figură, diametrele acestor mașini sunt relativ limitate și, prin urmare, se obțin accelerații relativ mici (maximum 1000 g).

Acesta este probabil cel mai comun tip de centrifugă industrială, potrivit în special pentru debitele mari și pentru separarea solidelor amorfe de cele mici sau mijlocii. Are avantajul de a fi deosebit de compact și dezavantajul de a avea o umiditate reziduală destul de mare (până la 20% din băuturile materne din solidul descărcat).

"Centrifuga cu plăci", adesea utilizată pentru a separa produsele lichide cu greutate specifică diferită, cum ar fi zerul din smântână, poate fi, de asemenea, urmărită înapoi la această schemă (deși cu o construcție foarte diferită); sunt de obicei centrifuge cu descărcare continuă de filtrat și solide discontinue automate.

Centrifuge cu separare prin filtrare

De asemenea, în aceste mașini, zonele de descărcare solidă și lichidă sunt separate; dar au particularitatea de a fi echipate cu un coș , permeabil la lichid, dar nu la solid; practic un filtru. Există mai multe modele, care diferă între ele pentru sistemul de descărcare solidă:

  • Așa-numitele centrifuge verticale cu 3 coloane (vezi figura) și derivate, de obicei cu funcționare discontinuă, și așa-numitele deoarece părțile rotative sunt de obicei suspendate pe 3 coloane de susținere: un filtru de pânză este plasat în coș (nu este vizibil în figură) ), sacul filtrant menționat; nămolul este încărcat continuu sau discontinuu și centrifuga este acționată pentru timpul dorit; la sfârșitul operației sacul de filtrare este extras și solidul recuperat. Utilizate pe scară largă în industria farmaceutică pentru posibilitatea de funcționare într-un mediu steril, acestea sunt de construcție simplă și economică și, datorită funcționării discontinue, permit operațiuni suplimentare, cum ar fi uscarea sau răcirea produsului recuperat. Cele mai mari mașini ating diametre considerabile de coș (1500 mm și peste) și accelerații cu mult peste 1000 g.
  • Sacul de centrifugă inversabil (vezi figura) permite o descărcare discontinuă a panoului solid, prin răsturnarea sacului de filtrare, care are loc prin intermediul arborelui central. În acest fel, se obține un ciclu discontinuu, dar automatizabil și, datorită dispunerii orizontale a axei, se facilitează descărcarea transportată a produselor chiar și cu fluiditate redusă. Caracteristicile sunt comparabile cu cele ale centrifugelor cu ax vertical, chiar dacă există o limitare a diametrului maxim al coșului.
  • Mașinile orizontale se pretează, de asemenea, la descărcarea semi-continuă cu ajutorul unui cuțit de răzuire care este introdus, la sfârșitul separării, pentru a îndepărta produsul fără a răsturna punga ( peler centrifugal). În acest caz, pânza este de obicei metalică sau poate exista o sită similară cu cea a centrifugelor de împingere (vezi); reținerea amenzilor este în orice caz asigurată de prezența unui panou rezidual, al cărui efect de filtrare permite utilizarea de cârpe sau site cu goluri mai mari decât diametrul particulelor solide. Centrifugele de curățat oarecum complexe și costisitoare sunt de obicei utilizate pentru a obține valori scăzute ale umidității reziduale și pentru produse cu granulometrie foarte fină. Un avantaj, în comparație cu centrifugele cu pungă reversibilă, constă în timpul mort mai scurt din cauza descărcării solidului. Centrifugele peeler sunt oarecum complicate și costisitoare și sunt utilizate pentru solide fine și pentru a obține umiditate reziduală scăzută. De asemenea, ele permit uscarea și răcirea produsului solid.
Sita și coșul unei centrifuge cu împingere
  • Centrifugele de împingere și centrifugare sunt utilizate în separarea solidelor cristaline, cum ar fi clorura de sodiu . O sită (a se vedea figura) de bare longitudinale din oțel, plasate la distanță constantă, primește nămolul și o filtrează, lăsând lichidul să treacă în exterior, trecând prin coș. O mișcare longitudinală alternativă este dată unei plăci, având un diametru exterior egal cu cel interior al coșului, astfel încât să împingă solidul spre capătul deschis al sitei; produsul este apoi aruncat și colectat în buncărele adecvate. Figura arată sarea colectată pe centura plasată sub centrifugă.

Sunt mașini continue, utilizate pe scară largă în industria chimică și minieră; au o limitare a vâscozității băuturilor mamă, care depășește 2-3 mPa limitează sever performanța. Cu vâscozități reduse, se obține o separare excelentă, cu umiditate reziduală mai mică de 5%. Se obțin accelerații de până la 1500 g și sunt produse cu diametre de sită de până la 1200 - 1500 mm. Centrifugele cu împingere mai mari permit tratarea cantităților solide de 200 t / h și mai mult.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 45493 · LCCN (EN) sh85021937 · GND (DE) 4190731-0 · BNF (FR) cb11931132m (data)
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Centrifuge_(tecnologie_chimiche)&oldid=116733177 ”