6- modul. Filtrlash jarayoni va uning turlari. 13-mavzu. Filtrlash. Siqilmaydigan va siqiluvchi cho‘kmalar

6- modul. Filtrlash jarayoni va uning turlari.
13-mavzu. Filtrlash. Siqilmaydigan va siqiluvchi cho‘kmalar.
1. Ko‘p jinsli sistemalarni markazdan qochma kuch ta'sirida ajratish
Ko‘p jinsli sistemalarni (emul'siya va suspenziyalarni) markazdan qochma kuchlar maydonida ajratish sentrifugalashning mohiyatini tashkil qiladi. Bu jarayon sentrifugalar deb ataladigan mashinalarda amalga oshiriladi. Sentrifugalar qo‘zg‘almas kojux ichida o‘rnatilgan, yon devorlari butun yoki teshikchali silindr rotordan iborat. Butun devorli sentrifugalarning ishlash prinsipi tindirgichlarnikiga o‘xshab ketadi va ular tindiruvchi sentrifugalar deb yuritiladi. Lekin bu yerda jarayon og‘irlik kuchi ta'sirida emas, balki markazdan qochma kuch ta'sirida boradi, ya'ni rotor aylanganda zichligi kichik faza (bu faza toza suyuqlik bo‘lib fugat deb ataladi) rotor o‘qi atrofida, zichligi katta faza esa rotor devori atrofida yig‘iladi. Tindiruvchi sentrifugalarda suspenziya va emul'siyalarni ajratish separatsiyalash va bu uskunalar separatorlar deb ham yuritiladi.
Rotorning yon devorida teshikchalari bo‘lgan, fil'trlovchi sentrifugalarda teshikli yon devorning ichki tomonida fil'trlovchi gazlama o‘rnatiladi. Markazdan qochma kuch ta'sirida devorga urilgan suspenziya tarkibidagi qattiq zarrachalarni gazlama ushlab qoladi, fugat esa kojuxga o‘tadi va u yerdan tashqariga chiqib ketadi. Suspenziyalarni fil'trlovchi sentrifugalarda ajratish markazdan qochma fil'trlash ham deb yuritiladi. Sentrifugalar uzluksiz va davriy ishlaydigan turlarga bo‘linadi.
Senrifugalar. Sentrifugalarni hisobash
Fil'trlovchi sentrifugalar. Hosil bo‘ladigan cho‘kmaning namligi kam va uni yuvish talab qilinadigan bo‘lsa fil'trlovchi sentrifugalar qo‘llaniladi. Bu uskunalar ham davriy yoki uzluksiz ishlaydigan bo‘lishi mumkin. Cho‘kmani uskunadan chiqarib olish usuliga qarab davriy ishlaydigan sentrifugalar cho‘kma qo‘lda, gravitasiya kuchlari yordamida va avtomatik chiqariladigan sentrifugalarga, uzluksiz ishlaydiganlari esa cho‘kmani pul'sasiyalovchi porshen va markazdan qochma kuch yordamida chiqarib oluvchi sentrifugalarga bo‘linadi. Davriy ishlovchi osma sentrifugada baraban vertikal' valning ostki qismida o‘rnatilgan bo‘ladi. Baraban yon devorining ichki sirtiga fil'trlovchi gazlama qoplanadi. Fil'trlash davrida suspenziya kiritiladigan barabanning yuqori qismi va cho‘kma tushirib olinadigan ostki qismi konus qopqoqlar bilan yopiladi.
Sentrifugani ishga tushirishda rotor kichik tezlik bilan aylantiriladi va suspenziya kiritiladi. Keyin rotorning aylanishi tezlashtiriladi va fil'trlash boshlanadi. Bunda markazdan qochma kuch ta'sirida suspenziya devorga otiladi va uning tarkibidagi qattiq zarrachalarni gazlama ushlab qoladi.
Gazlamadan o‘tgan fugat kojuxning ostki qismidan chiqib ketadi. Ma'lum bir qalinlikda cho‘kma yig‘ilgandan keyin rotor to‘xtatiladi, barabanning ostki qismidagi konusni tushirib cho‘kma qo‘lda chiqarib tashlanadi.
Fil'trlovchi gorizontal' sen¬trifuganing ishlash sxemasi 2.1-rasmda keeltirilgan.


Uzluksiz ishlaydigan vertikal', fil'trlovchi sentrfugada suspenziya barabanning yuqori qismidan kiritiladi. Cho‘kma markazdan qochma kuch ta'sirida barabanning konus devori bo‘ylab pastga siljiydi va sentrifugadan chiqarib olinadi. Barabanning ichida tormozlovchi shnek aylanadi. Uning aylanish tezligi barabannikidan ancha kichkina. Cho‘kmaning siljish tezligini shnekning barabanga nisbatan aylanish tezligi belgilaydi. Cho‘kma pastga borgani sari uning qalinligi va buning natijasida uskunadan chiqarilib olinadigan cho‘kmaning namligi kamayadi. Fugat yon tomondagi kanal orqali kojuxdan chiqib ketadi.
Cho‘kmani markazdan qochma kuch ta'sirida chiqarib olishga asoslangan sentrifugalar qo‘yidagi afzallikka ega: unumdorligi katta, jarayonning davom etish vaqtini o‘zgartirib turish mumkin, cho‘kma fil'trat bilan aralashmaydi va namlanmaydi, energiya sarfi kam. Fil'trlovchi sentrifugalarni hisoblash suspenziyaning markazdan qochma kuch ta'sirida fil'trlovchi to‘siqqa ko‘rsatadigan bosimi e'tiboga olgan holda oddiy fil'trlarni hisoblash kabi amalga oshiriladi. Rotorni aylantirishga sarflanadigan dvigatel' quvvati esa tindiruvchi sentrifugalarniki kabi hisoblanadi.
Tindiruvchi sentrifugalar. Eng oddiy tindiruvchi sentrifuganing asosiy elementi valga mahkamlangan va kojux ichiga o‘rnatilgan yon sirti butun barabandir. Suspenziya markazdan qochma kuch ta'sirida ajraladi: qattiq zarrachalar baraban devori yaqinida, toza suyuqlik uning o‘qi atrofida yig‘iladi. Tinigan suyuqlik barabanning yuqori qismidan kojuxga qo‘yiladi va uning ostidagi teshikdan chiqib ketadi. Cho‘kma esa sentrifuga to‘xtatilgandan keyin qo‘lda chiqarib olinadi. Tindiruvchi sentrifugalar vertikal' yoki gorizontal' bo‘lishi mumkin.

Uzluksiz ishlaydigan, gorizontal' tindiruvchi sentrifugada cho‘kma baraban ichida o‘rnatilgan shnek yordamida chiqarib turiladi. Shnekning ichiga berilgan suspenziya markazdan qochma kuch ta'sirida maxsus teshiklar (derazachalar) orqali baraban bo‘shlig‘iga o‘tadi va u yerda tiniydi. Tinigan suyuqlik barabanning yon tomonidagi teshik orqali kojuxga o‘tadi va u yerdan chiqib ketadi. Cho‘kma shnek yordamida o‘ngdan chapga uzluksiz siljiydi va shu tomonidagi teshikdan kojuxga o‘tadi, hamda u yerdan ostki teshik orqali chiqib ketadi. Shnek barabanga nisbatan kichikroq tezlikda aylanadi.
Sanoatda yuqori sentrifuga (sverxsentrifuga) yoki separator deb ataluvchi maxsus sentrifugalar ham ishlatiladi. Ularda aylanish radiusini kamaytirish va tezligini oshirish hisobiga markazdan qochma kuch oshirilgan bo‘ladi. Separatorlarning bir va ko‘p kamerali, hamda tarelkali turlari ko‘p qo‘llaniladi. Ular emul'siyalarni va tarkibida qattiq zarrachalari kam bo‘lgan suspenziyalarni ajratishga mo‘ljallangan. Bir kamerali separatorga emul'siya baraban markazidagi trubadan kiritiladi va barabanning ishchi zonasiga tushadi. Bu yerdan markazdan qochma kuch ta'sirida emul'siya ikki qatlamga ajraladi: og‘ir suyuqlik baraban devori tomonga otariladi va ko‘tarilib baraban bilan korpus orasidagi maydonga tushib uning pastidagi chiqarish teshigidan, yengil suyuqlik esa yuqoridagi teshigidan chiqib ketadi.
Tarelkali separatorning kamerasida konus to‘siqlar-tarelkalar o‘rnatilgan bo‘ladi. Tarelkalar uskunaning unumdorligini oshirish va ajratishning sifatini yaxshilash uchun xizmat qiladi.
Ko‘p jinsli (geterogen) sistemalarni ajratishning samarali usullaridan biri sentrifugalash hisoblanadi. Bu jarayon markazdan qochma kuchlar yordamida amalga oshiriladi. Sentrifuga barabani aylantirilganda suspenziya ham aylanma harakat oladi. Ma'lumki aylanma harakatda markazdan qochma kuch vujudga keladi. Bu kuchning qiymati jism zichligiga (massasiga) bog‘liq bo‘lgani uchun og‘irroq bo‘lgan qattiq zarrachalar baraban devoriga jadalroq otariladi. Markazdan qochma kuch qancha katta bo‘lsa, sentrifugalash shuncha jadal boradi. Bunday kuchni ikki yo‘l bilan: sentrifuga barabanining, mos ravishda suspenziya aylanma tezliklarini oshirish yoki baraban radiusini kattalashtirish bilan, oshirish mumkin. Birinchi usul sentrifugalashni jadallashtirishda ikkinchisiga qaraganda samarali hisoblanadi. Chunki barabanning radiusini oshirish katta tezliklarda uning devoriga beriladigan bosimning keskin ortib ketishiga olib keladi va baraban devori materialining parchalanib ketish xavfi tug‘iladi.
Bunday xulosaga quyidagi, markazdan qochma kuchni hisoblash tenglamsini tahlil qilishdan ham kelish mumkin:

bu yerda m - massa; w - chiziqli tezlik; R - aylanish radiusi.
Chiziqli tezlikni w burchak (aylanma) tezlik va radius orqali quyidagicha ifodalash mumkin:

U holda

Oxirga tenglamadan ko‘rinib turibdiki, burchak tezlik va radiusning ortishi bilan markazdan qochma kuch ortadi. Faqat markazdan qochma kuch burchak tezlikning kvadratiga proporsional bo‘lganligi uchun, uning ta'siri ko‘proq bo‘ladi.