Разделение в поле центробежных сил

Для создания поля центробежных сил в технике используют два приема:

обеспечивают вращательное движение потока жидкости в неподвижном аппарате;

направляют поток во вращающийся аппарат, где перерабатываемые продукты вращаются вместе с аппаратом.

В первом случае происходит циклонный процесс, во втором – осадительное (отстойное) центрифугирование.

Физическая сущность процесса осаждения под действием центробежной силы заключается в том, что во вращающемся потоке на взвешенную частицу действует центробежная сила, направляющая ее от центра к периферии по радиусу со скоростью, равной скорости осаждения w_o (рис. 11.5), и окружная скорость несущего частицу потока w_r.

Рис. 11.5. К физической сущности процесса осаждения

под действием центробежной силы

Частица движется с результирующей скоростью w_p по траектории авс и оседает на стенках аппарата. Процесс осаждения протекает под действием центробежной силы

, (11.6)

где m – масса частицы;

r – радиус вращения частицы.

Сопротивление осаждению оказывает сила трения (сила сопротивления среды).

Для оценки эффективности осаждения под действием центробежных сил сравним силу тяжести и центробежную силу, действующие на частицу. Сила тяжести без учета подъемных (архимедовых) сил

G_T=mg . (11.7)

Из соотношения уравнений (11.6) и (11.7) следует:

, (11.8)

т.е. центробежная сила больше силы тяжести в ( ) раз, что в сотни раз увеличивает скорость осаждения.

Отношение ускорения центробежной силы к ускорению свободного падения, т.е.

,

часто называют фактором разделения, или центробежным фактором.