文档介绍：黑龙江科技学院备课笔记
第10次课授课时间:2004年4月2日
章节及主要内容:
第三章细颗粒物料的脱水
主要内容:沉降式离心脱水机原理、分级粒度的确定及沉降式离心脱水机。
重点内容:沉降离心脱水机的工作原理及分级粒度的确定。
难点内容:工作原理及分级粒度的确定。
参考资料:《选煤厂设计手册》、《分离技术》。
教学手段:面授。
扩展内容:
教学后记:
细颗粒物料的脱水
在选煤厂,细颗粒物料的脱水较为困难,采用的脱水机械主要有:沉降式离心脱水机、真空过滤机和压滤机等。
一、沉降式离心脱水机
沉降式离心脱水机,是利用离心力使煤水混合物中的固体浓缩并沉降在筒壁上、用螺旋刮刀进行卸料的一种脱水设备。它在选煤厂主要用于含泥较多的原生煤泥、浮选尾煤和浮选精煤的脱水以及洗水的澄清。其入料粒度上限一般为1—3mm,但有时也可达13mm。
(一)沉降式离心脱水机的工作原理
沉降式离心脱水机的工作原理如图
3-16所示。需进行固液分离的混合物由中
心入料管5给入,在轴壳内初步加速后,
经螺放转子2上的喷料口6进入分离转筒
内,在离心力作用下,物料被甩到转筒壁
上,形成环状沉淀层。再由螺放转子将其
从沉淀区运至干燥区,进一步挤压脱水后
由沉淀物排出口3排出。在沉淀物形成过图3-16 沉降离心脱水机工作原理图
程中,外转筒1中的液体不断澄清,并连续
向溢流口流动,最终从溢流口排出,从而实现固液分离。物料在机中的脱水分两个阶段,第一阶段是固体颗粒在沉降区受离心力作用进行沉降、形成沉淀层;第二阶段为挤压脱水,由螺旋转子的挤压作用,挤出沉淀物间隙中的残余物水分。第一阶段是主要的脱水过程。
(二)分级粒度的确定
沉降型离心脱水机与过滤离心脱水机不同,其粒度不是由筛孔或筛缝大小控制,而是由颗粒在离心力场中的沉降速度决定的。图3-17所示为沉降时间计算图。借用重力场中的沉降速度公式计算颗粒的离心沉降速度,其重力加速度改用离心加速度。处理悬浮液时,由于粒度很细,雷诺数Re 常小于1。因此,离心沉降速度v0用斯托克斯
公式计算:υ0用斯托克斯公式计算:
υ0=d2(δ-△)ω2R/(18μ)
式中:d—颗粒的直径,cm
δ—颗粒的密度,g/cm3
Δ—水的密度,g/cm3
ω—颗粒旋转的角速度,rad/s
R—颗粒重心处的半径,cm
μ—液体的动力粘度,Pa·s
颗粒在沉降式离心脱水机中的干扰沉降速度υH为:
υH=θnυ0
式中:θ——松散系数;
n——指数(n=—)
由上式可见,颗粒的沉降速度随旋转半径R的改变而变化。沉降速度的变化见图3-17,其速度方程为:
υ=dR/dt 上式积分,可得颗粒从液面离心沉降到转筒壁所需时间:
t=∫R1R2dR/υ-----------------①
式中:R1——液面处的半径,cm;
R2——转筒内壁半径,cm。
经变换,得:
υ=d2(δ-△)ω2Rθn/(18μ)
α=d2(δ-△)ω2θn/(18μ)
则:υ=αR
代入式①中,即可求出颗粒自R1沉降到R2处所经历的时间t1:
t1=18μ/[d2(δ-△)ω2]lnR1/R2,s
即t1=1/αlnR1/R2,s
如果混合物浓度很小,θ≈1