Центрифуга для разделения смесижидКОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК B04B1/00 

Изобретение относится к устройст вам для очистки нефтесодержащих вод промышленных предприятий и может бы использовано на морских и речных су дах. Известны центрифуги дляразделения смеси жидкостей с разной плотностью, в которых отделение частиц дисперсной фазы осуществляется в це робежном поле вращающегося ротора Однако необходимым условием для достижения высокой степени очистки смеси в известных устройствах является плавное течение кольцевого потока жидкости относительно стенок ротора. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является центрифуга , включающая цилиндрический ротор с отверстиями для вывода легкой и тяжелой фаз и установленно перед ними кольцевой перегородкой, питающую трубу 2}. Цель изобретения - повьииение эффективности разделения путем обеспе чения плавного течения жидкости в роторе и снижения уноса легкой фазы с тяжелой. Поставленная цель достигается те что в центрифуге, включающей цилинд рический ротор с отверстиями для вывода легкой и тяжелой фаз и установленной перед ними кольцевой перегородкой, и питающую трубу, к стенке ротора по ее. длине прикреплены .не доходящие до кольцевой перегородки радиальные пластины, разделяющие полОсть ротора на секции, при этом пысота пластин превышает расстояние от внутренней поверхности ротора до отверстия вывода легкой фазы. На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая центрифуга, продольный разрез-, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Ij на фиг. 3 - ротор центри- ууги без радиальных-пластин, в плане; на .фиг. 4 - го же, с пластинами. Центрифуга включает ротор 1, установленный на onopaix и приводимый во вращение с помощью клиноременной либо зубчатой передачи. Внутри ротора установлена кольцевая перегородка 2 с отверстиями для перетекания тяжелой фазы. К стенке ротора по ее длине прикреплены не доходящие до кольцевой перегородки радиальные пластины 3, разделяющие полость ротора на секции. Высота пластин превышает расстояние от внутренней поверхности ротора до отверстия 4 для слива j MKf t

фазы. Для попачи смеси жидкостей в ротор служит питающая труба 5, для отвода тяжелой фазы предназначено отверстие б,

Положение поверхности 7 раздела фаз, поверхности 8 тяжелой фазы и поверхности 9 раздела легкая фаза - воздух определяется расстоянием ототверстий 4 и б до оси вращения ротора и соотношением плотностей компонентов смеси. .

Центрифуга работает следующим образом.

После набора ротором номинальной, частоты вращения по питающей- трубе 5 подается смесь -жидкостей. Под воздействием центробежного поля жидкость прижимается к сменке ротора 1, При перемещении смеси от питающей TpyiH 5 к сливным отверстиям происходит ее разделение з режиме проточного отстоя. Следует отметить, что изменение соотношения содержания компонентов смеси вызывает перераспределение расходов- через отверстия.

Известно, что существует зависимость между режимом течения нефтеводяной смеси в/ проточном отстойнике и качеством очистки. Так-, например, снижение при проточном отстое числа Рейнольдса от значения 7500 до 2500 увеличивает в 2,7 раза степень очистки, которая достигает 95%.

Рассмотрим течение-кольцевого потока нефтеводяной смеси в роторе без радиальных пластин (фиг. З). Число Рейнольдса определяется по формуле

о 2

) Ci) Р-о -г-J

V

V - скорость потока относительно

стенок ротора, м/с,л) - кинематическая вязкость смеси,

R - гидравлический радиус, м. Гидравлический радиус определяетпо-формуле . S

R

s; . , S - площадь кольцевого сечения

потока, м, смоченный периметр гладкостенного ротора, м.

Скорость жидкости относительно роа, выраженная через ее расход рав.

-f

V

где d - расход жидкости, .

Подстановка полученных соотношений в формулу (1) позволяв получить число Рейнольдса я ротора с гладкими стенками

,

где D - внутренний диаметр ротора.

Анализ формулы (2) показывает, что при постоянной производительности сепаратора понижение числа Рейнольдса возможно только за счет увеличения смоченного периметра.,Однако с увеличивать диаметр ротора нецелесообразно, так как значительно растут - габариты и масса центрифуги. В то же время установка радиальных пластин во внутреннем пространстве ротора (фрг. 4) позволяет резко увеличить смоченный периметр, который равен

)70 - ntf 1- (D - d) - 2n

(3)

где n - число пластин, 5 S- - толщина пластин, м;

d - диаметр поверхности раздела

жидкость-воздух, м. Число Рейнольдса в роторе с радиальными пластинами равно

&

62

TD+ 2n(D - d) -d nj , С)

Для центробежной машины, имеющей D 0,5 м и d 0,25 м, установка 5 восьми пластин толщиной 2 IM позволяет уменьшить число Рейнольдса в 3,54 раза

lTD-t-2h(D-d)

Rg-, а

1)7Г- D

Rga

3,14 О, 5+2, 8 (О, 5-0, 25)-2 8Ю

3,14 -0,5 3,54

Для достижения аналогичного рёжи5 ма течения жидкости в роторе с гладкими стенками Увеличивают его диаметр в 3,5 раза.

Расчет показывает, что для существенного повышения очистной способQ ности нефтеводяной центрифуги с кольцевым тёчейием жидкости в роторе минимальное количество пластин должно быть равным 6-8. При меньшем их числе режим течения смеси и, следовательно, качество сепарации изменяется незначительно

. Предлагаемая центрифуга повышает качество очистки воды при практически неизменных энергозатратах на ее прокачку через ротор. При многоступенчатой схеме очистки это позволяет снизить затраты -на обработку воды в последующих ступенях или отказаться от одной из них.

.Годовой экономический эффект для 5 установки производительностью 3,5 м/ч включающей в себя предлагаемую центрифугу, составляет 2300 руб.

формула изобретения

Центрифуга для разделения -смеси жидкос ей, включающая цилиндрический ротор с отверстиями для вывода лег/5 и тяжелой фаз и установленной пе