Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основы проведения процесса разделения гетерогенных систем в аппаратах с закрученным потоком 12
І.І.Цилиндроконические гидроциклоны 14
1.2.0садительныешнековые центрифуги 32
1.3.Вихревые пылеуловители 41
1.4. Некоторые конструкции аппаратов центробежного принципа действия с дополнительной подачей диспергированного газа 46
Глава 2. Теоретические предпосылки процесса разделения гетерогенных систем в аппаратах с закрученным потоком 50
2.1.Оценка действия силы Кориолиса в аппаратах с закрученным потоком 50
2.2. Моделирование процесса разделения в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне 64
Глава 3. Примеры расчета гетерогенных систем в цилиндрических прямоточных гидроциклонах 83
3.1.Цилиндрический прямоточный гидроциклон для разделения суспензий 83
3.2. Расчет цилиндрического прямоточного гидроциклона-флотатора для разделения аэрированных суспензий 87
Глава 4. Экспериментальные исследования разделяющей способности цилиндрического прямоточного трехпродуктового гидроциклона 93
4.1. Описание экспериментальной установки 93
4.2. Определение гранулометрического состава частиц дисперсной фазы 97
4.3. Определение концентрации твердой фазы 100
4.4. Результаты экспериментальных исследований 101
Основные выводы и результаты 107
Список литературы
- Некоторые конструкции аппаратов центробежного принципа действия с дополнительной подачей диспергированного газа
- Моделирование процесса разделения в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне
- Расчет цилиндрического прямоточного гидроциклона-флотатора для разделения аэрированных суспензий
- Определение гранулометрического состава частиц дисперсной фазы
Введение к работе
В промышленности используются самые разнообразные аппараты и машины для гидромеханического разделения дисперсных систем. Высокие показатели разделения могут быть достигнуты при использовании отстойного, фильтровального оборудования, но наиболее эффективны машины и аппараты центробежного принципа действия. К ним относятся центрифуги, сепараторы и гидроциклоны. Последние выгодно отличаются от центрифуг и сепараторов отсутствием движущихся частей, простотой в изготовлении, а значит и не высокой стоимостью, удобством в эксплуатации.
В горнорудной и угольной промышленности гидроциклоны уже давно заняли достойное место при проведении процессов обогащения, сгущения и классификации самых разнообразных по составу и свойствам пульп и суспензий и в настоящее время успешно работают практически на всех горнообогатительных комбинатах и фабриках, как в нашей стране, так и за рубежом. В других отраслях промышленности внедрение этих простых и надежных в эксплуатации аппаратов сдерживается, в первую очередь, из-за отсутствия научно обоснованных методов расчета основных технологических показателей разделения, особенно при обработке суспензий, содержащих тонкодисперсные фракции материала твердой фазы. Вместе с тем гидроциклонные аппараты, установленные на стадии, например, предварительного сгущения в комплексе с фильтрами, центрифугами, центробежными тарельчатыми сепараторами, существенно облегчают условия функционирования и улучшают их эксплуатационные характеристики.
Применение гидроциклонов в качестве самостоятельных единиц
*' оборудования вместо гравитационных отстойников, механических
классификаторов дает существенный экономический эффект за счет
интенсификации процессов, перевода на непрерывный режим
эксплуатации, уменьшения энерго- и материалоемкости, сокращения
производственных площадей, снижения потерь полезных
компонентов, расходных коэффициентов по сырью и
, промежуточным продуктам.
При разработке какого-либо технологического процесса,
предполагающего использование гидроциклонов, необходимо не
только правильно выбрать рациональную конструкцию аппарата, но
и подобрать именно те геометрические параметры, а также
конкретные режимы проведения процесса разделения
(классификации), которые позволят получить необходимое содержание и крупность частиц твердой фазы в конечных продуктах.
Все это невозможно осуществить без разработки надежных
методов расчета различных конструкций гидроциклонов,
построенных на основании результатов исследований по изучению
их гидродинамики и разделяющей способности.
* Несмотря на большое количество формул, предложенных для
определения основных показателей работы гидроциклонов, до сих пор нет единого подхода к осуществлению их расчета.
Наиболее широкое распространение в промышленности нашли цилиндроконические гидроциклоны. Для получения нескольких продуктов с различным гранулометрическим составом дисперсной фазы могут применяться как ступенчатые схемы соединения гидроциклонов, когда гидроциклон с меньшим диаметром
цилиндрической части устанавливается на верхний слив предыдущего, так и сложные схемы, использующие промежуточные емкости и насосы, позволяющие продукты разделения после предварительного разделения подавать на вторую ступень. Для проведения процесса многопродуктовой классификации представляется целесообразным использовать цилиндрические прямоточные гидроциклоны с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам.
Некоторые химические производства, как например, полиоле-финов, диоксида титана, аскорбиновой кислоты, калийных удобрений и других продуктов практически невозможно реализовать в промышленных масштабах без использования центрифуг.
Осадительные шнековые центрифуги относятся к классу машин непрерывного действия, которые применяются для разделения жидких неоднородных систем на предприятиях различных отраслей промышленности и прежде всего химической, угледобывающей и пищевой.
Осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка предназначены в основном для разделения суспензий с нерастворимой твердой фазой и применяются для обезвоживания кристаллических и зернистых продуктов, классификации материалов по крупности и плотности и осветления суспензий.
Широкое распространение осадительных центрифуг объясняется универсальностью этих машин. Их успешно применяют для разделения суспензий с широким диапазоном размеров частиц твердой фазы и концентраций суспензии по объему.
Проведенные в МГУИЭ исследования по разделению аэрированных суспензий в гидроциклонах и осадительных
шнековых центрифугах показали перспективность проведения процесса флотации в центробежном поле.
Экономичность и эффективность процессов разделения часто определяется величиной уноса дисперсной фазы. Помимо снижения производительности технологического оборудования унос дисперсной фазы вызывает потери целевого продукта и является нередко причиной загрязнения биосферы. В связи с этим совершенствование технологических процессов с целью уменьшения уноса этой фазы, создание новых и совершенствование существующих сепарационных устройств, а также разработка более точных и надежных расчетных методов является важной задачей, непосредственно связанной с интенсификацией и ускоренным развитием многих отраслей промышленности.
В настоящее время во всех производствах химической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности предъявляются все более жесткие требования к очистке отходящих газов от пыли, что диктуется как заботой об окружающей среде, так и необходимостью в ряде случаев увеличения выхода целевого продукта.
Комплексное решение проблем, связанных с очисткой газовых выбросов, невозможно без широкого использования эффективных высокопроизводительных аппаратов центробежного принципа действия - вихревых пылеуловителей - ВПУ.
На основании вышеизложенного в работе были поставлены следующие задачи:
проанализировать существующие подходы к расчету показателей разделения аппаратов центробежного принципа действия,
сделать анализ влияния ускорения частицы при движении в радиальном направлении, силы Кориолиса на процесс сепарации неоднородных систем в центробежном поле,
разработать методику расчета ожидаемых показателей разделения цилиндрического прямоточного многопродуктового гидроциклона, работающего с дополнительной подачей газа,
провести экспериментальные исследования по разделению аэрированных суспензий и эмульсий в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне с разгрузкой потоков по нескольким радиусам. Научную новизну представляют:
1. Результаты теоретического анализа условий -связи частицы с
пузырьком, движущихся в потоке жидкости в цилиндрическом многопродуктовом прямоточном гидроциклоне.
2. Представленная математическая модель процесса флотации в
цилиндрическом прямоточном гидроциклоне с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам, основанная на детерминированном подходе к рассмотрению движения системы частица-пузырек.
3. Разработанная методика расчета ожидаемых показателей
Некоторые конструкции аппаратов центробежного принципа действия с дополнительной подачей диспергированного газа
В промышленности используются самые разнообразные аппараты и машины для гидромеханического разделения дисперсных систем. Высокие показатели разделения могут быть достигнуты при использовании отстойного, фильтровального оборудования, но наиболее эффективны машины и аппараты центробежного принципа действия. К ним относятся центрифуги, сепараторы и гидроциклоны. Последние выгодно отличаются от центрифуг и сепараторов отсутствием движущихся частей, простотой в изготовлении, а значит и не высокой стоимостью, удобством в эксплуатации.
В горнорудной и угольной промышленности гидроциклоны уже давно заняли достойное место при проведении процессов обогащения, сгущения и классификации самых разнообразных по составу и свойствам пульп и суспензий и в настоящее время успешно работают практически на всех горнообогатительных комбинатах и фабриках, как в нашей стране, так и за рубежом. В других отраслях промышленности внедрение этих простых и надежных в эксплуатации аппаратов сдерживается, в первую очередь, из-за отсутствия научно обоснованных методов расчета основных технологических показателей разделения, особенно при обработке суспензий, содержащих тонкодисперсные фракции материала твердой фазы. Вместе с тем гидроциклонные аппараты, установленные на стадии, например, предварительного сгущения в комплексе с фильтрами, центрифугами, центробежными тарельчатыми сепараторами, существенно облегчают условия функционирования и улучшают их эксплуатационные характеристики.
Наиболее широкое распространение в промышленности нашли цилиндроконические гидроциклоны. Для получения нескольких продуктов с различным гранулометрическим составом дисперсной фазы могут применяться как ступенчатые схемы соединения гидроциклонов, когда гидроциклон с меньшим диаметром цилиндрической части устанавливается на верхний слив предыдущего, так и сложные схемы, использующие промежуточные емкости и насосы, позволяющие продукты разделения после предварительного разделения подавать на вторую ступень. Для проведения процесса многопродуктовой классификации представляется целесообразным использовать цилиндрические прямоточные гидроциклоны с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам.
Некоторые химические производства, как например, полиоле-финов, диоксида титана, аскорбиновой кислоты, калийных удобрений и других продуктов практически невозможно реализовать в промышленных масштабах без использования центрифуг.
Осадительные шнековые центрифуги относятся к классу машин непрерывного действия, которые применяются для разделения жидких неоднородных систем на предприятиях различных отраслей промышленности и прежде всего химической, угледобывающей и пищевой.
Осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка предназначены в основном для разделения суспензий с нерастворимой твердой фазой и применяются для обезвоживания кристаллических и зернистых продуктов, классификации материалов по крупности и плотности и осветления суспензий.
Широкое распространение осадительных центрифуг объясняется универсальностью этих машин. Их успешно применяют для разделения суспензий с широким диапазоном размеров частиц твердой фазы и концентраций суспензии по объему. Проведенные в МГУИЭ исследования по разделению аэрированных суспензий в гидроциклонах и осадительных шнековых центрифугах показали перспективность проведения процесса флотации в центробежном поле.
Экономичность и эффективность процессов разделения часто определяется величиной уноса дисперсной фазы. Помимо снижения производительности технологического оборудования унос дисперсной фазы вызывает потери целевого продукта и является нередко причиной загрязнения биосферы. В связи с этим совершенствование технологических процессов с целью уменьшения уноса этой фазы, создание новых и совершенствование существующих сепарационных устройств, а также разработка более точных и надежных расчетных методов является важной задачей, непосредственно связанной с интенсификацией и ускоренным развитием многих отраслей промышленности.
В настоящее время во всех производствах химической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности предъявляются все более жесткие требования к очистке отходящих газов от пыли, что диктуется как заботой об окружающей среде, так и необходимостью в ряде случаев увеличения выхода целевого продукта.
Комплексное решение проблем, связанных с очисткой газовых выбросов, невозможно без широкого использования эффективных высокопроизводительных аппаратов центробежного принципа действия - вихревых пылеуловителей - ВПУ.
На основании вышеизложенного в работе были поставлены следующие задачи: проанализировать существующие подходы к расчету показателей разделения аппаратов центробежного принципа действия, сделать анализ влияния ускорения частицы при движении в радиальном направлении, силы Кориолиса на процесс сепарации неоднородных систем в центробежном поле, разработать методику расчета ожидаемых показателей разделения цилиндрического прямоточного многопродуктового гидроциклона, работающего с дополнительной подачей газа, провести экспериментальные исследования по разделению аэрированных суспензий и эмульсий в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне с разгрузкой потоков по нескольким радиусам. Научную новизну представляют: 1. Результаты теоретического анализа условий -связи частицы с пузырьком, движущихся в потоке жидкости в цилиндрическом многопродуктовом прямоточном гидроциклоне. 2. Представленная математическая модель процесса флотации в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам, основанная на детерминированном подходе к рассмотрению движения системы частица-пузырек. 3. Разработанная методика расчета ожидаемых показателей разделения дисперсных систем, включающих диспергированный газ, в цлиндрическом прямоточном гидроциклоне. 4. Результаты экспериментальных исследований по разделению дисперсных систем, включающих диспергированный газ, в цлиндрическом прямоточном гидроциклоне. 5. Результаты анализа влияния силы Кориолиса на процесс сепарации в гидроциклонах, осадительных шнековых центрифугах, вихревых пылеуловителях. 6. Результаты анализа влияния изменения скорости частицы при движении в радиальном направлении на время ее перемещения. Обоснованность полученных данных состоит в том, что в основе математической модели лежит детерминированный : подход к решению корректно сформулированных задач, а эксперименты проводились с использованием современной измерительной аппаратуры.
Моделирование процесса разделения в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне
Комплексное решение экологических проблем, связанных с очисткой сточ ных вод, пылегазовых выбросов невозможно без широкого использования эффективных высокопроизводительных аппаратов центробежного принципа щ, действия - гидроциклонов, центрифуг, вихревых пылеуловителей. Традиционно показатели разделения дисперсных материалов в этих устройствах определялись либо по эмпирическим зависимостям [75,90,107], либо решением уравнения радиального движения частицы [3,90]. В последнем случае учитывались обычно только силы инерции и сопротивления, действующие на частицу, движущуюся во вращающемся потоке жидкости или газа [90]. Считали, что в окружном направлении частица движется со скоростью потока, пренебрегая ускорением частицы в радиальном направлении и силой Кориолиса [И]. В работах [3,11] получены решения с учетом влияния инерционного члена уравнения на движение частицы. Показано [3], что оно становится существенным при диаметрах дисперсной фазы свыше 150 мкм.
Из приведенных на рис.(3.2.1)-(5.2.1) данных следует, что в зоне нисходящего потока сила Кориолиса тормозит частицу, а в восходящем потоке разгоняет ее, причем в зоне восходящего потока скорость частицы может в несколько раз превышать тангенциальную составляющую скорости потока дисперсионной среды. Поэтому при использовании методики расчета процесса сепарации в гидроциклонах, предложенной в работе [3], следует предварительно определить V по зависимости (10.2.1) и в дальнейшем оперировать ее значением.
Влияние силы Кориолиса на окружную скорость частицы возрастает с увеличением диаметра частицы, однако в общем случае в зоне сепарации она незначительно отличается от скорости потока жидкости.
Очевидно, что сила Кориолиса будет оказывать влияние в ряде случаев на процесс разделения и в осадительных пшековых центрифугах (рис.6.2.1). Причем это влияние будет решающим в конической части ротора. Характерная особенность центрифуг этого типа - наличие перфорированного ротора 1 с соосно расположенным внутри него шнеком 2. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с различными скоростями, вследствие чего шнек транспортирует образующийся осадок вдоль ротора к разгрузочным окнам 3, а жидкость выводится через сливные окна 4.
В отличие от гидроциклона, где угловая скорость потока существенно изменяется по радиусу [90], в осадительных шнековых центрифугах поток вращается как абсолютно твердое тело [11,107], но с некоторым запаздыванием по отношению к ротору [26]. Тогда можно считать, что wMp =const и принять для реального примера wnep =220 1/с. Относительную скорость vomi будем считать равной осевой составляющей скорости потока, которую обычно считают постоянной по радиусу машины [107], примем уоти =1 м/с. Угол а выберем равным 2=7 , где у - угол конусности конической части ротора. Тогда в соответствии с уравнением (2.2.1) акор=53,6 м/с2.
Коэффициент гидравлического сопротивления частицы в уравнении (1.2.1), как и для рассматриваемого случая гидроциклона, будем определять по закону Стокса. Результаты ориентировочных расчетов представлены крупности частиц: 1-с1=10мкм, 2-ё=50мкм, 3-ч1=150мкм, 4-d=250MKM.
Приведенные на рис.7.2.1 данные свидетельствуют о том, что в центрифуге, как и в гидроциклоне, сила Кориолиса изменяется по радиусу, но заметного влияния на отклонение скорости частиц в окружном направлении от скорости потока не наблюдается, поэтому его справедливо не учитывали при расчете разделяющей способности осадительных пшековых центрифуг[11].
В настоящее время во всех производствах химической, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности предъявляются все более жесткие требования к очистке отходящих газов от пыли, что диктуется как заботой об окружающей среде, так и необходимостью в ряде случаев увеличения выхода целевого продукта.
Комплексное решение проблем, связанных с очисткой газовых выбросов, невозможно без широкого использования эффективных высокопроизводительных аппаратов центробежного принципа действия -вихревых пылеуловителей - ВПУ [84,96].
Вихревой пылеуловитель работает следующим образом. Запыленный воздух подается одновременно через патрубки 2 и 3 (смотри рис.8.2.1), закручивается завихрителями и движется далее следующим образом: нижний поток - по восходящей винтовой линии вдоль оси аппарата, а верхний — по нисходящей винтовой линии вдоль стенок аппарата, достигает отбойной шайбы, меняет направление своего движения на противоположное и далее, подмешиваясь к нижнему восходящему потоку, сливается с ним. В результате взаимодействия двух закрученных в одну сторону потоков частицы пыли под действием центробежной силы движутся от центра аппарата к периферии, достигают стенок и транспортируются вдоль них в бункер для уловленной пыли, а очищенный воздух выводится через выхлопной патрубок 4. Отбойная шайба 6 препятствует выносу уловленной пыли из бункера 7 в очищенный газовый поток.
Расчет цилиндрического прямоточного гидроциклона-флотатора для разделения аэрированных суспензий
В промышленности часто приходится сталкиваться с необходимостью отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды. Гидромеханическое разделение дисперсных систем может осуществляться с использованием самых разнообразных машин и аппаратов. Высокие показатели разделения могут быть достигнуты при использовании отстойного, фильтровального оборудования, но наиболее эффективны машины и аппараты центробежного принципа действия. К ним относятся центрифуги, сепараторы и гидроциклоны. Последние выгодно отличаются от центрифуг и сепараторов отсутствием движущихся частей, простотой в изготовлении, а значит и не высокой стоимостью, удобством в эксплуатации. Наиболее широкое распространение в технике нашли цилиндроконические гидроциклоны.
Довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью разделения исходной суспензии на несколько потоков с различным содержанием дисперсной фазы и различным гранулометрическим составом частиц. Для решения таких задач могут применяться цилиндроконические гидроциклоны с несколькими сливными патрубками, ступенчатые схемы соединения цилиндроконических гидроциклонов, когда гидроциклон с меньшим диаметром цилиндрической части устанавливается на верхний слив предыдущего, сложные схемы, использующие промежуточные емкости и насосы, позволяющие продукты разделения после предварительного разделения подавать на вторую ступень. Для проведения процесса многопродуктовой классификации представляется целесообразным использовать цилиндрические прямоточные гидроциклоны с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам.
Полученная зависимость отличается от приведенной в [56] наличием второго члена в правой части, который учитывает влияние ускорения частицы в радиальном направлении на ее перемещение. Мы поставили перед собой задачу определить влияние добавочного члена уравнения (7.2.2) -{mipf)-\s rlrx) на время t Если ввести следующие обозначения о% — диаметр дисперсной фазы, ti — среднее время пребывания частицы в аппарате, которое определяется как отношение производительности по исходному продукту к рабочему объему аппарата, ЯіДг -радиусы разгрузочных зон (рис. 1.2.2), то в качестве примера можно привести следующие результаты, приведенные на рис.2.2.2. За ri принимался радиус вытеснителя го, за г радиус второй разгрузочной зоны - R2, таким образом, по уравнению (7.2.2) определялось время, за которое фронт частиц данного класса крупности переместится от вытеснителя до третьей разгрузочной зоны.
Как видно из приведенных на рис.2.2.2 данных при среднем времени пребывания потока в гидроциклоне 11.1 секунды (Г =0.4м) уже частицы с диаметром 180 мкм достигнут третьей разгрузочной зоны. В гидроциклоне меньшего размера — D=0.2M при ti=8c третьей разгрузочной зоны достигнут частицы с диаметром 100 мкм, величина же второго слагаемого в правой части уравнения (7.2.2) при этом составляет менее 1% от tb что следует из того, что кривые 1, 2 и 3 на рис.2.2.2 получены как с учетом второго члена правой части уравнения (7.2.2), так и исключая его (линии практически сливаются). Таким образом только мелкие частицы могут разгружаться в средней и центральной зонах, более крупные фракции все будут уходить в зону разгрузки у стенки. Поэтому ускорением движения частицы в радиальном направлении можно пренебречь, т.е. допустимо отбросить второй член правой части уравнения (7.2.2), что существенно упрощает дальнейший расчет показателей разделения гидроциклона
Расчет цилиндрического прямоточного гидроциклона проводят методом последовательного приближения [56]. В начале задают геометрические параметры гидроциклона и давление питания. Затем по уравнениям (1.2.2) или (2.2.2) с учетом (3.2.2) рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления гидроциклона, скорость потока в питающем патрубке и, соответственно, общий расход. После чего по уравнению (4.2.2) определяется производительность по продуктам разделения (или задается в первом приближении).
Определение гранулометрического состава частиц дисперсной фазы
Экспериментальные исследования проводились с целью подтверждения возможности применения в проектных разработках предложенной методики расчета цилиндрического прямоточного многопродуктового гидроциклона-флотатора. 4.1. Описание экспериментальной установки.
Исследование процесса флотации в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне с разгрузкой продуктов разделения по нескольким радиусам проводилось на опытном стенде с использованием суспензии двухводного гипса (CaS042H20) и эмульсии машинного масла (плотность - 870 кг/м3).
Разделяемая суспензия (эмульсия) определенной концентрации подавалась из емкости 1, снабженной мешалкой 2, центробежным насосом 7 в экспериментальный цилиндрический прямоточный трехпродуктовый гидроциклон 3. Подача воздуха осуществлялась вентилятором 8 по воздухопроводу непосредственно в трубопровод для подачи исходной суспензии. Для определения давления в питающем патрубке гидроциклона 3 на входе в аппарат был установлен образцовый манометр 4. Давление питания регулировалось с помощью вентилей 6 и 7.
Отбор проб для определения концентраций твердой фазы или масла в продуктах разделения гидроциклона осуществлялся методом отсечения струи. Для анализа исходной суспензии пробы отбирались непосредственно из емкости 1. Забор проб для определения концентрации дисперсной фазы осуществлялся мерными цилиндрами емкостью 10мл. Пробы исходной суспензии отбирались в начале и конце каждой серии экспериментов в установившемся режиме работы аппарата.
Прибор оснащен жидкокристаллическим монитором и печатающим устройством при помощи которых происходит передача информации о гранулометрическом составе частиц твердой фазы исследуемой суспензии. Информация содержит сведения о максимальном и минимальном диаметре частиц находящихся в исследуемой суспензии, скорости осаждения, времени осаждения, среднем медианном диаметре частиц, а также процентное содержание частиц по каждому классу крупности.
Для проведения экспериментальных работ по анализу разделяющей способности цилиндрического прямоточного многопродуктового гидроциклона с дополнительным вводом диспергированного газа использовался двухводный гипс (CaS04 2H20, плотность - рт=2300кг/м3). На рис.3.4.2 приведен график распределения частиц твердой фазы в исходной суспензии, которая использовалась для проведения экспериментальных работ, полученный при анализе с использованием прибора САРА-700.
Результаты машинного анализа гранулометрического состава частиц в продуктах разделения цилиндрического прямоточного трехпродуктового гидроциклона, проведенного на автоматическом анализаторе крупности частиц, приведены в приложении 4.
Концентрация твердой фазы в отобранных пробах определялась весовым методом. Определенный объем суспензии профильтровывали через плотные бумажные фильтры. Влажный осадок вместе с фильтром помещался в сушильный шкаф, где высушивался при температуре 60+80 С. После охлаждения до комнатной температуры фильтр вместе с высушенным осадком взвешивался на аналитических весах с точностью до 0,0005г. Зная вес сухого фильтра и объем отобранной пробы, можно легко определить концентрацию твердой фазы в исследуемой суспензии.
Абсолютная ошибка при измерении объема отобранных проб составляла ±0,5 мл. Минимальная концентрация твердого материала в пробах была порядка 4 кг/м3. Максимальная относительная ошибка при измерении объема пробы составила - /,7%, а при измерении содержания твердой фазы в пробе также - 1,7%. Соответственно, максимальная относительная ошибка при измерении концентрации суспензии не превышала - 3,4%.
В общем случае можно считать, что максимальная относительная ошибка измерения концентрации суспензии по используемой методике на превышала 5%. Такая точность является вполне приемлемой для проводимых исследований.
Концентрация масла в выходящих из гидроциклона потоках при разделении эмульсий определялась с помощью мерных цилиндров объемом 10 мл. Отбирались пробы в цилиндры и выдерживались до полного расслаивания, после чего определялась объемная доля масла в пробе (объемный процент). Максимальная относительная ошибка при измерении объема пробы составила - 1,7%, а при измерении содержания масла в пробе также — 1,7%. Соответственно, максимальная относительная ошибка при измерении концентрации эмульсий не превышала- 3,4%. Полученные экспериментальные данные по разделению суспензии и эмульсии в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне подтверждают предположение о целесообразности его использования для разделения многокомпонентных систем, например, сточных вод, включающих, как твердую, так и жидкую дисперсную фазу. Представленные в приложении 4 результаты гранулометрического анализа твердых частиц в продуктах разделения гидроциклона, работающего, как с подачей диспергированного газа, так и без подачи воздуха, показали, что цилиндрические прямоточные гидроциклоны-флотаторы могут эффективно использоваться не только для разделения суспензий и эмульсий, но и для проведения процесса многопродуктовой классификации частиц по крупности. Подача воздуха приводит к уменьшению медианного диаметра частиц гипса (приложение 4) в первом сливе с 46.28 мкм до 31.48 мкм вследствие выноса пузырьками воздуха мелких частиц в центральную зону (крупные частицы отрываются от пузырьков). В потоке, разгружающемся через третий сливной патрубок, напротив, по той же причине медианный диаметр частиц увеличивается с 46.12 мкм до 50.33 мкм.
