Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Март » 7 » Теория процессов разделения по плотности частиц
21:02
Теория процессов разделения по плотности частиц

     Отделение более плотных включений от потока древесной массы важно не только для повышения качества продукции, но и для предотвращения повреждения дальнейшего оборудования в связи с попаданием случайных примесей металлов, камней, песка, глины, полимеров и пр. Основным аппаратом для отделения более плотных примесей является вихревой очиститель, принцип работы которого близок к работе вихревых аппаратов для очистки жидкостей от взвесей.

    Очистка всех волокнистых материалов осуществляется по схожему принципу. Аппараты, предназначенные для очистки целлюлозы можно использовать и в очистке древесной массы или бумажной пульпы из вторичного сырья. Работа вихревых очистителей основана на воздействии центробежной силы на частицы различной плотности и размера. Вихревой очиститель это колонный цилиндрический аппарат с коническим дном, ввод суспензии волокнистого материала осуществляется в верхней части аппарата через небольшой патрубок. Тангенциальное расположение вводного патрубка обеспечивает придание потоку вращательного движения по нисходящей спирали. При этом на все частицы в потоке одновременно воздействуют: сила тяжести, центробежная сила и тангенциально направленная сила инерции, полученная во входном патрубке. Ниже представлена упрощенная схема воздействия этих сил.

    Слева показан вид сверху на аппарат в сечении входного патрубка, справа схема сил, воздействующих на частицы в сечении. Представим схему движения трех частиц: А, Б и С, при этом выполняется следующее условие соотношения плотностей этих частиц:

  РБА = РС

    Для упрощения математической записи нашего примера, примем, что все частицы сферической формы с радиусами rА, rБ и rС:

  rА = rБ < rС

    Кроме того, примем, что концентрация суспензии сравнительно мала и нет взаимодействия между частицами (например, трения, взаимного соударения, деформации и пр.). Из условий видно, что А это частицы кондиционной фракции древесной массы, Б и С – фракции включений.

    Проекции скоростей частиц (w) на плоскость поперечного сечения аппарата складываются из тангенциальных (wt) и радиальных (wr) составляющих. Направление вектора тангенциальной составляющей скорости частицы совпадает с направлением потока в данной точке. Из условия примера, расстояние всех трех частиц от оси аппарата одинаковое, поэтому их тангенциальные скорости равны. Вектор радиальной составляющей силы, воздействующей на частицы в потоке, появляется за счет центробежной силы. Величина центробежной силы FRA, воздействующей на частицу А запишется как:

    FRA = mAwt2/R

   где m – масса частицы. Величина радиального ускорения (g), одинакового для всех частиц с данной скоростью, запишется из закона Ньютона с учетом последнего уравнения:

   g = FRA/mA = wt2/R

    Скорость движения сферической частицы в жидкости с вязкостью υ, запишется из уравнения Стокса

   wRA = rA2wt2g(PA-Pж)/ υPж

  где Рж – плотность воды, υ – кинематическая вязкость воды, подставив в это выражение величину g из предыдущего уравнения, получим:

  wRA = rA2wt2(PA-Pж)/ υPжR

   Аналогично можно записать выражения для частицы Б

  wRБ = rБ2wt2(PБ-Pж)/ υPжR

    Из двух последних выражений можно найти отношение радиальных скоростей частиц А и Б:

  wRA/wRБ = (PA-Pж)/(PБ –Рж)

    Из этого следует, что wRБ > wRA, то есть, более плотная частица приобретает в вихревом очистителе большую радиальную скорость, что вызывает их смещение к периферии потока, где происходит замедление движения потока из-за трения о стенку и оседание на дно аппарата.

   Если записать по аналогии с выше приведенными выражениями, уравнение для частицы С, получим:

  wRС = rС2wt2(PС-Pж)/ υPжR

   При учете соотношения радиусов частиц из ранее приведенного условия задачи, получим, что:

   wRA/wRС = rA2/rC2

   Из этого следует, что wRC > wRA, то есть, более крупные частицы приобретают в потоке большую радиальную скорость, чем мелкие частицы той же плотности. Отделение крупных частиц происходит по упомянутой ранее схеме. В связи с сильными отклонениями реальных систем от приведенного выше наглядного примера, вихревые очистители способны эффективно отделять лишь частицы со значительной разницей в плотности и/или близкой к овалу формой. Чем дальше форма частица от сферы (овала, куба и пр. простых форм с малой площадью поверхности), тем сложнее отделить эти частицы от древесной массы. Примером служат фрагменты пластиков или ткани, которые отделяются крайне медленно, в связи с эффектом “парусности”, замедляющим движение и приводящим к зацеплению включений за кондиционные волокна. “Точечный” сор (песок, ил, частички коры, чипс (пластинки и кубы не полностью размолотой древесины) и др.) отделяется намного легче.

   С конструкцией аппаратов для очистки древесной массы мы познакомимся немного позже.

Категория: Древесина и деревопереработка | Просмотров: 712 | Добавил: Chemadm | Теги: примеси древесной, гавитационная сепарация, очистка целлюлозы | Рейтинг: 5.0/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]