Pompy wyporowe:
Postępowo - zwrotne: tłokowa, nurnikowa, membranowa
Rotacyjne (obrotowe): zębata, śrubowa (ślimakowa), łopatkowa
TŁOKOWE: cylinder, tłok, zawory tłoczny i ssawny; jednostronnego działania lub dwu-; wytwarzane cieśninie do 14 MPa
NURNIKOWE: ciśnienie do 70 MPa
MEMBRANOWE: elastyczna przepona; ciśnienia do 350 MPa
ROTACYJNE: wirnikami (rotorami) są koła zębate, śruby (ślimaki); do przetłaczania cieczy o właściwościach ścierających i smarujących; wydajności do 150 m3/h; ciśnienia do 3 MPa
ZĘBATE: dwa zazębiające się koła zębate; do przetłaczania cieczy o dużej lepkości i właściwościach smarujących (oleje mineralne, paliwa płynne); wydajność do 400m3/h; ciśnienie do 15 MPa; częstości obrotowe 300-1500 obr/min; sprawność objętościowa 0,8 - 0,95
ŚRUBOWE: zawierają wirniki śrubowe; do przetłaczania cieczy lepkich i zawiesin, ciśnienie do 20 MPa, częstości obrotowe 1000 - 3000 obr/min, wydajności typowe dla pomp wyporowych
ŁOPATKOWE: wirnik wyposażony w łopatki; do przetłaczania cieczy o właściwościach smarujących, o dużej lepkości, nie zawierających ciał stałych, częstość obrotów 800 - 4000 obr/min, typowe dla pomp wyporowych wydajności i ciśnienia, sprawność 0,8 - 0,9
Wydajność zależy od kształtu elementu roboczego i jednostkowej (skokowej) objętości przetłaczanej cieczy oraz liczby suwów tłoka (nurnika) lub obrotów rotora (wirnika) w jednostce czasu
Regulacja parametrów pracy pomp wyporowych: istnieje potrzeba regulacji wydajności, ponieważ wytwarzane ciśnienia kształtują się na poziomie wartości panującego przeciwciśnienia; wydajność pomp tłokowych można regulować, zmieniając ich objętość skokową poprzez zmianę długości skoku tłoka pompy; można regulować zmianę liczby skoków tłoka pompy w czasie, poprzez zmianę częstości obrotów wału napędzającego; wydajność pomp rotacyjnych można regulować zmieniając liczbę obrotów wykonujących ruch obrotowy elementów; zawracanie części strumienia cieczy z przewodu tłocznego do ssawnego (duże straty energii)
Pompy wirowe:
Pompy wirowe (krętne): odśrodkowe (radialne), helikoidalne, diagonalne, śmigłowe i krążeniowe: z bocznymi kanałami, peryferalne, z pierścieniem wodnym
ODŚRODKOWE: ciecz dopływa równolegle do wirnika, wypływa wskutek siły odśrodkowej prostopadle (promieniowo)
HELIKOIDALNE: ciecz dopływa równolegle do wirnika, a ze spiralnego dyfuzora prostopadle
DIAGONALNE: ciecz dopływa równolegle i wypływa przez kierownicę łopatkową równolegle
ŚMIGŁOWE: ciecz dopływa i wypływa równolegle do osi wirnika
Z BOCZNYMI KANAŁAMI: wydajności do 35 m3/h, wysokość podnoszenia 300 m pompowanej cieczy
PERYFERALNE: ciecz tłoczona pod wpływem siły odśrodkowej
Z PIERŚCIENIEM WODNYM: wirnik osadzony jest mimośrodowo w kadłubie
Pompy krążeniowe mają zdolność samo zasysania (nie wymagają napełnienia przed uruchomieniem)
Ich wysokość podnoszenia nie zależy od własności przetłaczanej cieczy , natomiast wytwarzane przez nie ciśnienie zależy od własności przetłaczanej cieczy
Rzeczywiste wartości użytecznych wysokości podnoszenia dla jednostopniowych (jeden wirnik) wynoszą dla pomp odśrodkowych 40- 250 m , dla pomp śmigłowych 3 - 10 m
Większe wartości wysokości podnoszenia zapewniają wielostopniowe pompy (posiadają kilka wirników) i dla pomp odśrodkowych wynoszą 60 - 3000 m
Wydajności dla pomp odśrodkowych wynoszą 10 - 1500 m3/h, dla pomp śmigłowych 200 - 100000 m3/h
Regulacja parametrów pracy: regulacji podlegają wydajność i wysokość podnoszenia, może być realizowana w warunkach stałej lub zmiennej częstości obrotów wirnika; dławienie przepływu w rurociągu tłocznym za pomocą zaworu umieszczonego na tym przewodzie; zawracając część strumienia cieczy z rurociągu tłocznego do ssawnego (strata dużej ilości energii); regulacja przez zmianę częstości obrotów wirnika (oparta na zależnościach str. 33/34)
Porównanie pomp wyporowych i wirowych:
POMPY WIROWE |
POMPY WYPOROWE |
|
|
|
|
Pompy specjalne:
Zalicza się: pompy strumieniowe (strumienice), powietrzne podnośniki cieczy, pneumatyczne przenośniki cieczy (przetłaczarki)
POMPY STRUMIENIOWE: transport z udziałem czynnika pośredniczącego; używane, gdy oczekuje się uzyskania mieszaniny czynnika roboczego z pompowanym lub to zanieczyszczenie jest dopuszczalne; mają prostą konstrukcje, łatwe w obsłudze, możliwość budowy układów wielostopniowych; mają niską sprawność 0,1 - 0,3
POWIETRZNE PODNOŚNIKI CIECZY: zapotrzebowanie powietrza od 2 - 3 m3 na 1 m3 przetłaczanej wody; całkowita sprawność 0,3 - 0,6 a wysokość podnoszenia może przekraczać 200 m; stosowane do transportu cieczy agresywnych i zwierających zanieczyszczenia, także do transportu hydraulicznego stałych materiałów sypkich ziarnistych i kawałkowych
PNEUMATYCZNE PRZENOŚNIKI CIECZY: znajdują zastosowanie do okresowego przetłaczania niewielkich ilości cieczy; wypieranie cieczy ze zbiornika przetłaczarki za pomocą sprężonego gazu (powietrza) lub pary; do przetłaczania cieczy tworzących z powietrzem mieszaniny wybuchowe stosuje się gazy obojętne; dla cieczy lepkich para wodna; sprawność nie przekracza 0,2
Przenośniki cięgnowe:
TAŚMOWE: transport na elastycznej taśmie bez końca rozpiętej pomiędzy dwoma bębnami: napinającym i napędzającym, taśma podtrzymywana jest krążkami (rolkami), materiał podawany jest przez urządzenie załadowcze, rozładunek następuje na końcu przenośnika (za bębnem napędzającym) lub w dowolnym miejscu taśmy (pomiędzy bębnami); średnie wartości prędkości taśm dla materiałów sypkich ziarnistych 0,5 - 2,0 m/s, dla kawałkowych 0,5 - 1,0 m/s; taśma może mieć profil płaski lub wklęsły (w zależności od ustawienia krążków); transport na trasach poziomych i pod niewielkim kątem (do 25o); charakteryzują się znacznymi wydajnościami (do kilku tysięcy ton/h), znacznymi odległościami (do setek kilometrów), najniższe, w porównaniu z innymi przenośnikami, zużycie mocy na jednostkę masy transportowanego materiału; stosunkowo wysokie koszty transportu
CZŁONOWE: taśma w kształcie koryta, utworzona z metalowych płyt z bocznymi ścianami, zamocowanych do dwóch równoległych cięgien (łańcuchów), których koła biegowe przesuwają się w prowadnicach konstrukcji nośnej przenośnika, cięgna przenośnika są rozpięte między dwiema parami kół łańcuchowych, z których jedna napinająca, druga - napędzająca; do transportu materiałów sypkich i ładunków sztukowych w trudniejszych warunkach pracy (wysoka temperatura, intensywne ścieranie); prędkość ruchu członów 0,3 - 0,6 m/s; transport na odległość do 150 m, w poziomie lub przy pochyleniu (45o); wydajności do 700 t/h; prędkość przesuwu taśmy 0,1 - 0,5 m/s; odporność na przeciążenia, uderzenia brył, wysokie temperatury; duże zapotrzebowanie energii, hałaśliwa praca, wysokie koszty eksploatacji
ZABIERAKOWE: cięgno umieszczone w korycie (rynny transportowej), do którego umocowane są w odległościach 0,4 - 0,7 m płytowe zgarniaki w kształcie prostokątów, trapezów, okrągłych płyt, cięgno rozpięte między dwoma kołami: napinającym i napędzającym; załadunek może być realizowany w dowolnym miejscu na taśmie; rozładunek następuje poprzez otwory w rynnie transportowej; transport materiałów sypkich, z wyjątkiem silnie ścierających, kruchych i lepiących się; praca w płaszczyźnie poziomej lub pod katem do 30o (w górę lub w dół); długości drogi transportu dochodzą do 200 m; wydajności do 300 t/h; prędkości ruchu 0,3 - 0,9 m/s; prosta i zwarta budowa, łatwa eksploatacja; znaczne zużycie energii, znaczna powierzchnia styku przenośnika z materiałem
REDLERA: przenośnik zabierakowy z zamkniętą rynną transportową; przesuwający się po specjalnej konstrukcji łańcuch o profilowanych ogniwach (zgarniakach), które zajmują nieznaczną część przekroju poprzecznego rury transportowej przesuwa znajdujący się w niej materiał, przemieszczanie się wraz ze zgarniakami transportowanego materiału odbywa się dzięki większemu tarciu między cząstkami materiału, niż między materiałem a ścianą rynny; transport materiałów sypkich pylących się o niskim współczynniku tarcia; transport we wszystkich kierunkach, na nieduże odległości; niewielkie wymiary poprzeczne, możliwość transportu materiałów pylących i gorących (dzięki zamkniętej rynnie); niewielka prędkość ruchu 0,4-0,5 m/s
KUBEŁKOWE: transport w płaszczyźnie pionowej oraz na trasach okrężnych; transport materiałów sypkich ziarnistych i kawałkowych; cięgno, do którego przymocowane są kubełki rozciągnięte jest między dwoma bębnami (kołami łańcuchowymi), z których górny jest napędzającym, a dolny napinającym, całość zamknięta w obudowie (może być szczelna), w której znajdują się otwory: załadunkowy - dolny, rozładunkowy - górny; kubełki: głębokie z dnem cylindrycznym (materiały dobrze wysypujące się), płaskie z dnem cylindrycznym (materiały trudniej wysypujące się), prostokątne (materiały zlepiające się), ostrokątne grzbietowe (materiały kawałkowe, ścierające się, kruche), szerokość kubełków 80-1000 mm, pojemność 0,22 - 109 dm3; prędkości ruchu 0,25 - 3,0 m/s; transport na wysokość 50 m; wydajności do 600 m3/h; małe wymiary poprzeczne, duża wydajność, możliwość transportu materiałów pylących; duży ciężar konstrukcji, szybkie zużywanie się elementów nośnych, wrażliwość na przeciążenia, konieczność równomiernego zasilania
Przenośniki bezcięgnowe:
WAŁKOWE I KRĄŻKOWE: elementem nośnym są obracające się wałki lub krążki, zamocowane między dwiema prowadnicami, wyróżnia się odmiany z walkami (krążkami) napędzanymi i napędzającymi; transport pojedynczych ładunków (beczki, pudła, skrzynki); w nie napędzanych ładunki przesuwa się ręcznie lub przy odpowiednim pochyleniu pod wpływem siły ciężkości; prosta budowa, niski koszt, możliwość kształtowania złożonych tras, oszczędność miejsca, niskie koszty eksploatacji
ŚRUBOWE (ŚLIMAKOWE): transport materiałów sypkich, drobnoziarnistych, drobnokawałkowych, ciastowatych; transport na niewielkie odległości w płaszczyźnie poziomej pod niewielkim kątem i w pionie; ruch materiału spowodowany jest przez obracający się wał śrubowy; zasilanie i rozładunek w dowolnym miejscu; poziome mają długości 20 - 100 m, średnice wałów 100 - 500 mm, częstości obrotowe 0,75 - 1,6 1/s; wydajności do 350 m3/h; prosta konstrukcja, szczelność budowy; duży zużycie energii, kruszenie transportowanego materiału, ścieranie powierzchni roboczych, powstawanie zatorów w miejscu łożyskowania wału
WSTRZĄSOWE: transport w zamkniętej lub otwartej rynnie wykonującej ruch posuwisto - zwrotny, przemieszczanie materiału dzięki siłom tarcia i bezwładności materiału; wyróżniamy: wstrząsane (o długim skoku): rynna transportowa mocowana do podłoża za pomocą sprężystych prętów (listew), rynna wykonuje szybkie ruch wahadłowe ze zmienną niesymetryczną prędkością w płaszczyźnie równoległej do jej powierzchni, przy czym następuje podrzucanie i przesuwanie materiału, kierunek materiału jest zgodny z kierunkiem ruchu rynny o mniejszej średniej prędkości; długości do 100 m, szerokości 200 - 1000 mm; długość skoku 100 - 500 mm; częstość drgań do 1,6 1/s; prędkość materiału 0,15 - 0,2 m/s; wydajności do 200 t/h; wibracyjne (o krótkim skoku):rynna mocowana do podłoża za pomocą sprężystych prętów (listew) odchylonych od pionu o kąt 20 - 30o i wykonuje drgania o symetrycznie zmiennej prędkości w płaszczyźnie nachylonej pod pewnym kątem do jej powierzchni; drgania wywołują wibratory mechaniczne lub elektromagnetyczne, transport materiałów sypkich, drobno- i średnioziarnistych, suchych, nie klejących, gorących; poziomo lub pod kątem (góra lub dół); długość do 150 m; prędkość materiału 0,2 - 0,25 m/s; wydajności do 500 t/h; prosta budowa, możliwość pełnej hermetyzacji transportu, małe zużycie energii i rynny transportowej, możliwość rozładunku w dowolnym miejscu trasy, możliwość prowadzenia podczas transportu innych operacji technologicznych (suszenie, mycie itp.); brak możliwości transportu materiałów lepkich i o dużej granulacji, szybkie zużywanie się elementów sprężystych, niewielka prędkość transportu, głośna praca
Przenośniki z czynnikiem pośredniczącym:
Możliwość hermetyzacji transportu, możliwość transportu w różnych kierunkach po skomplikowanych trasach (kształt), brak strat materiału i pylenia, brak ruchomych części, małe wymiary poprzeczne, możliwość prowadzenia podczas transportu innych operacji technologicznych; znaczne zużycie energii (ok. 9 - 12 razy więcej niż taśmowe), szybkie zużywanie się przewodów (kolana i łuki), rozdrabnianie materiałów kruchych podczas transportu
Wydajności do 300 t/h; długości drogi transportu do 2000 m; wysokość podnoszenia do 100 m; zapotrzebowanie energii do 5 kWh/t transportowanego materiału
PNEUMATYCZNE SSĄCE: (podciśnieniowe), materiał zasysany jest przez dyszę ssącą zanurzoną w materiale do przewodu transportowego, którym jest przemieszczany do odbieralnika, gdzie następuje oddzielenie materiału od powietrza, najmniejsze cząstki materiału nie wydzielone z gazu zatrzymywane są w odpylaczu, z odbieralnika i odpylacza materiał jest odprowadzany przez urządzenia rozładowcze, odpylone powietrze zasysane jest przez wentylator lub pompę próżniową (na długich trasach); wartość podciśnienia 0,02 - 0,045 MPa; możliwy pobór materiału z kilku różnych miejsc i jego rozładunek w jednym; transport materiałów dobrze sypiących się (np. zboża) o granulacji do 80 mm i temperaturze 500oC; niewielkie odległości do 100 m
PNEUMATYCZNE TŁOCZĄCE: (nadciśnieniowe) sprężarka wtłacza powietrze zasysane z atmosfery do komory mieszania, do której jednocześnie wprowadzany jest materiał sypki, materiał wymieszany z powietrzem transportowany jest przewodem do odbieralnika, gdzie następuje separacja materiału od powietrza, cząstki nie wydzielone ze strumienia gazu zatrzymywane są w odpylaczu natomiast odpylone powietrze kierowane jest do atmosfery; transport materiałów sypkich, o granulacji do 80 mm i temperaturze do 500oC; możliwość poboru materiału z jednego miejsca a transport do kilku; ciśnienia do 0,6 MPa, na odległość do 2 kilometrów
PNEUMATYCZNE SSĄCO - TŁOCZĄCE: połączenie systemu ssącego i tłoczącego; możliwy pobór materiału z kilki miejsc i transport do kilku miejsc odbioru; na znaczne odległości;
HYDRAULICZNE: do materiałów sypkich w otwartych lub zamkniętych przewodach w strumieniu wody; materiały nie zmieniające swoich właściwości pod wpływem wody (węgiel, żwir, piasek, warzywa, owoce); prowadzony w systemie grawitacyjnym (wzdłuż odpowiedniego spadku) lub ciśnieniowym (pod wpływem ciśnienia doprowadzanej do przewodu wody); ciśnienie na wylocie z dysz w grawitacyjnym ok. 0,5 MPa, w ciśnieniowych kilkukrotnie wyższe; znaczne odległości transportowania (do kilkudziesięciu kilometrów), swobodne kształtowanie trasy, duże wydajności, niskie koszty eksploatacji, możliwość równoczesnego przeprowadzania innych operacji technologicznych, np. sortowanie, mycie; duże zużycie wody, znaczne zużycie przewodów transportowych, możliwość zamarzania w warunkach zimowych
Rozdrabnianie:
Jest to operacja polegająca na rozdzielaniu ciał stałych na części za pomocą zewnętrznej siły niszczącej ich wewnętrzną spoistość
Celem rozdrabniania jest uzyskanie produktu o odpowiedniej granulacji (najczęściej określonej normą)
W zależności od własności rozdrabnianego materiału stosuje się różne metody:
zgniatanie - materiały ceramiczne
rozrywanie - materiały włókniste
ścinanie, zginanie, ścieranie - materiały o średniej twardości
uderzanie - materiały kruche o wytrzymałości zależnej od kierunku działania siły
Klasyfikacja operacji rozdrabniania:
Rodzaj rozdrabniania |
Stopień rozdrobnienia |
Wielkość kawałków w surowcu [mm] |
Wielkość ziaren w produkcie |
Kruszenie |
|||
Wstępne |
3 - 6 |
1500 - 200 |
>50 mm |
Średnie |
4 - 10 |
250 - 50 |
5 - 50 mm |
Mielenie |
|||
Drobne |
8 - 25 |
50 - 5 |
0,5 - 5 mm |
Bardzo (super) drobne |
10 - 50 |
5 - 1 |
50 - 500 μm |
Ultradrobne |
50 - 100 |
1 - 0,2 |
50 - 100 μm |
Koloidalne |
>100 |
0,2 - 0,1 |
<5 μm |
Rozdrabnianie w kruszarkach prowadzi się metodą suchą, natomiast mielenie metodą mokrą lub suchą; mielenie na mokro wymaga mniejszych nakładów energii, a ponad to eliminuje unoszenie się pyłu; mielenie na mokro powoduje mniejszą ścieralność elementów rozdrabniających oraz mniejsze zanieczyszczenie produktu materiałem, z którego są wykonane elementy rozdrabniające
Operacje rozdrabniania można prowadzić w układzie otwartym lub zamkniętym; układ zamknięty jest korzystniejszy w eksploatacji, ponieważ materiał przebywa krócej w aparacie i drobne cząstki nie hamują operacji rozdrabniania, koszty są wyższe (obecność klasyfikatora) niż w układzie otwartym
Podział maszyn do rozdrabniania:
Rodzaj rozdrabniania |
Typy maszyn |
wstępne |
kruszarki szczękowe |
|
kruszarki stożkowe |
średnie |
kruszarki stożkowe |
|
kruszarki walcowe |
|
kruszarki udarowe |
drobne |
młyny walcowe |
|
młyny udarowe |
bardzo drobne |
młyny tarczowe |
|
młyny kulowe |
ultradrobne |
młyny wibracyjne |
|
młyny strumieniowe |
koloidalne |
młyny koloidalne |
KRUSZARKI SZCZĘKOWE: do rozdrabniania wstępnego materiałów twardych i średnio twardych (materiały skalne, rudy), rozdrabnianie głównie przez zgniatanie z nielicznym udziałem zginania i ścierania; komorę kruszenia tworzą dwie użebrowane szczęki ustawione pod kątem, jedna jest nieruchoma, druga wykonuje ruch wahadłowy, szczęki wykonane (w zależności od rozdrabnianego materiału) z żeliwa, staliwa, stali chromowanej lub manganowej; kąt rozwarcia szczęk 20 - 25o; regulacja stopnia rozdrobnienia poprzez zmianę szerokości szczeliny wylotowej; prosta konstrukcja, łatwa obsługa, łatwa wymiana szybko zużywających się części, duża siła kruszenia, łatwa regulacja szczeliny wylotowej, stosunkowo niskie nakłady inwestycyjne, zabezpieczenie przed przeciążeniem; nierównomierny rozkład sił podczas obrotu wału, co wymaga ustawiania ich na masywnych fundamentach
KRUSZARKI STOŻKOWE: do rozdrabniania wstępnego materiałów twardych i średnio twardych (materiały skalne, rudy), rozdrabnianie następuje poprzez zgniatanie i zginanie kawałków materiału w przestrzeni między dwoma stożkami ściętymi, z których jeden (głowica) porusza się mimośrodowo we wnętrzu drugiego nieruchomego (korpus); mają większą wydajność w porównaniu z kruszarkami szczękowymi; przepływ materiału przez komorę kruszenia odbywa się w sposób ciągły; wyróżniamy kruszarki:
o stożkach rozbieżnych z głowicą w postaci długiego stromego stożka, stosowane do rozdrabniania wstępnego i średniego, regulacja stopnia rozdrobnienia następuje poprzez podnoszenie lub opuszczanie wału głowicy, co powoduje zmianę szerokości szczeliny wylotowej, duża wydajność (ciągłość kruszenia), równomierny rozkład sił w czasie, mniejsze zapotrzebowanie mocy niż kruszarki szczękowe; złożona konstrukcja, trudność w równomiernym doprowadzaniu materiału, brak możliwości zabezpieczenia przed przeciążeniem;
o stożkach zbieżnych z głowicą w postaci krótkiego stożka, stosowane do rozdrabniania średniego i drobnego, stopień rozdrobnienia reguluje się przez podnoszenie i opuszczanie stożka zewnętrznego co powoduje zmianę szerokości szczeliny wylotowej, możliwość równomiernego zasilania komory kruszenia, możliwość zabezpieczenia przed przeciążeniem, duża wydajność, równomierny rozkład sił w czasie, mniejsze zapotrzebowanie mocy (niż szczękowe)
KRUSZARKI I MŁYNY WALCOWE: do rozdrabniania średniego i drobnego, rozdrabnianie głównie w wyniku zgniatania między obracającymi się w przeciwnych (względem siebie) kierunkach walcami, wyróżniamy rozdrabniarki z różną liczba walców: jednowalcowe, dwuwalcowe, wielowalcowe; powierzchnie walców mogą być profilowane lub gładkie; walce uzębione stosuje się do rozdrabniania wstępnego i średniego (kruszarki walcowe); walce rowkowane i gładkie stosuje się do rozdrabniania drobnego i bardzo drobnego (młyny walcowe); położenie jednego walca ( w dwuwalcowych) regulują sprężyny, które stanowią również zabezpieczenie przed uszkodzeniem, drugi walec nie ma możliwości przesuwania się; walce mogą obracać się z taką samą lub różną częstością, w zakresie 50 - 900 obr/min; prosta konstrukcja i obsługa, niezawodność pracy; mała przydatność do rozdrabniania materiałów o dużej twardości, szybkie ścieranie się powierzchni walców
KRUSZARKI I MŁYNY UDAROWE:
Rozdrabniarki młotkowe: elementy robocze stanowią metalowe płyty (młotki) połączone przegubowo z wirnikiem osadzonym na szybkoobrotowym wale; materiał jest rozdrabniany przez uderzenia młotków oraz uderzanie o płyty pancerne wewnątrz obudowy; młyny krzyżowe: stosowane do rozdrabniania materiałów wilgotnych i miękkich, młotki są zamocowane sztywno; średnica wewnętrzna obudowy 0,3 - 2 m; długość 0,2 - 3 m; częstość obrotów 6,5 - 16 1/s; prędkość obrotowa młotków do 40 m/s; prosta konstrukcja, duża wydajność, możliwość uzyskania wysokiego stopnia rozdrobnienia; nieprzydatność do rozdrabniania materiałów bardzo twardych, oraz wilgotnych; w szczególności nadają się do rozdrabniania materiałów kruchych
Rozdrabniarki udarowo - prętowe: zalicza się tu dysmembratory i dezintegratory, czyli młyny tarczowo prętowe odpowiednio z jedną tarczą i z dwiema tarczami; rozdrabnianie przez uderzanie; materiał do komory mielenia doprowadzany jest w sposób ciągły; produkt opuszcza młyn grawitacyjnie; w celu uzyskania jednorodnego (pod względem rozdrobnienia) produktu w otworze wylotowym stosuje się ruszt klasyfikujący; wydajności dezintegratorów zależą od równomierności zasilania i częstości obrotów, a mieszczą się w granicach 540 - 18000 kg/h; średnice odbudowy 0,4 - 2 m; częstość obrotów 4 - 20 1/s; dysmembratory stosuje się do rozdrabniania materiałów włóknistych i wilgotnych, niezbyt twardych, kruchych (węgiel, glina, gips, zboża owoce, np.. jabłka); zwarta i prosta konstrukcja, duża wydajność, wysoki stopień rozdrobnienia (~30); szybkie zużywanie się prętów i znaczne zużycie energii
MŁYNY KULOWE: do rozdrabniania bardzo drobnego; jest to wolnoobrotowy bęben wypełniony częściowo (25 - 35 %) kulami, najczęściej metalowymi i materiałem przeznaczonym do rozdrabniania (15 - 25 %); rozdrobnienie uzyskuje się poprzez uderzanie i ścieranie materiału między kulami oraz między kulami i wewnętrzną powierzchnią bębna, stopień rozdrobnienia może osiągać wartości ~100 i zależy od średnicy kul mielących; kule o większych średnicach do mielenia wstępnego, o mniejszych - końcowego; kule o średnicach 25 - 175 mm; w zależności od stosunku długości bębna (L) do jego średnicy (D) i kształtu bębna wyróżnia się młyny: bębnowe (L/D = 0,5 - 2), rurowe (L/D = 4 - 6), cylindryczno stożkowe; większe częstości obrotowe stosuje się w przypadku mielenia drobnego (wstępnego), a mniejsze w przypadku mielenia bardzo drobnego (końcowego);w metodzie mokrej produkt otrzymuje się w postaci zawiesiny w wodzie
MŁYNY TARCZOWE: rozdrabnianie w wyniku działania sił ścinających i ścierających między powierzchniami dwóch tarcz, z których jedna może być nie ruchoma, do mielenia takich materiałów jak: gips, farby ziarna zbóż, słód, suche pieczywo
MŁYNY WIBRACYJNE: mielenie bardzo drobne; oddziaływania wibracyjne polegają na bardzo częstych, ale stosunkowo słabych uderzeniach w ziarna materiału; bęben wypełniany w około 80 - 90 % kulami i materiałem mielonym; ruch drgający o częstotliwościach 50 - 200 Hz i amplitudach 4 - 8 mm; kule o średnicach 1 - 15 mm; działanie okresowe lub ciągłe; metoda sucha lub mokra; pojemności bębnów 0,05 - 0,5 m3; zapotrzebowanie mocy 6 - 7 kW/t kul; wielkość ziaren materiału przeznaczonego do mielenia powinna być mniejsza od 1 mm; wymiary cząstek produktu 10 - 1 μm (ich główna zaleta); szybkie zużywanie się części konstrukcyjnych i elementów mielących, zanieczyszczanie produktu cząstkami elementów mielących, duży hałas, niewielka sprawność
MŁYNY STRUMIENIOWE: pracują bez udziału elementów mielących; energia potrzebna do rozdrobnienia dostarczana przez strumień gazu lub pary przepływający z dużą prędkością; materiał rozdrabnia się na skutek wzajemnych zderzeń cząstek materiału, zderzeń z nieruchomą przegrodą; wymiary cząstek materiału poddawanego rozdrobnieniu ok. 150 μm; unoszony z prędkością 100 - 150 m/s; wielkość cząstek produktu 0,5 - 10 μm; możliwość uzyskania produktu złożonego z bardzo małych cząstek; duże zużycie energii na sprężanie nośnika (gazu), duże wymiary urządzeń towarzyszących (sprężarki, filtry odpylające gaz), znaczny hałas
MŁYNY KOLOIDALNE: do rozdrabniania, gdy wielkość cząstek produktu nie może przekraczać 1 μm; metoda mokra, a rozdrabnianie dokonywane jest w skutek uderzeń elementów mielących i działania sił ścinających; przy produkcji farb, lakierów, barwników zawiesinowych, do homogenizacji przecierów i kremów spożywczych; wyróżnia się młyny koloidalne z wirnikami: łopatkowymi, tarczowymi i stożkowymi
Aparaty do rozdzielania mieszanin niejednorodnych:
ODSTOJNIKI: rozdział fazy stałej i ciekłej następuje w wyniku działania siły ciężkości; następuje rozdział na ciecz klarowną i szlam; działanie okresowe, półciągłe i ciągłe; do odstojnika o działaniu okresowym doprowadza się jednorazowo zawiesinę w ilości zbliżonej do całkowitej pojemności aparatu, w miarę rozdziału zawiesiny górna część odstojnika wypełnia się cieczą klarowną, którą odprowadza się okresowo króćcami umieszczonymi w ścianie aparatu, po opróżnieniu odstojnika z cieczy klarownej usuwa się szlam króćcem spustowym w dnie aparatu; w odstojnikach o działaniu półciągłym doprowadzanie zawiesiny i odprowadzanie cieczy klarownej odbywa się w sposób ciągły, natomiast szlam usuwany jest okresowo; w odstojnikach o działaniu ciągłym zarówno doprowadzanie zawiesiny jak i odprowadzanie cieczy klarownej i szlamu odbywa się w sposób ciągły; odstojnik Dorra jest aparatem cylindrycznym z dnem stożkowym o dużym kącie rozwarcia, w części stożkowej pracują zgarniacze przesuwające szlam w kierunku króćca spustowego, w najwyższej części cylindrycznej aparatu na całym jej obwodzie znajduje się rynna stanowiąca przelew dla odprowadzanej cieczy klarownej; mogą być jedno- lub wielokomorowe; średnice dochodzą do 200 m, a wysokość do 7 m, częstość obrotowa wału zgarniaczy 0,35 - 0,03 obr/min; w przypadku odstojników wielokomorowych poszczególne komory umieszczane są jedna nad drugą, ich liczba wynosi od 2 - 7, ich średnice 3 - 20 m, wysokości ok. 2 m; objętość odstojnika może być zmniejszona poprzez umieszczenie w nim płyt (pod kątem 30 - 60o), płyty są od siebie oddalone o 25 - 100 mm i tworzą elementarne przestrzenie opadania, takie odstojniki z płytami nazywa się odstojnikami lamelowymi; w klasyfikatorach hydraulicznych prowadzi się rozdział zawiesiny na fazę ciekłą i stałą oraz rozdział fazy stałej na frakcje różniące się wielkością tych ziaren; zbudowane są z szeregu pryzmatycznych lub stożkowych komór połączonych szeregowo, komory te mają zwiększające się (w kierunku ruchu zawiesiny) średnice, prędkość przepływu zawiesiny maleje i wzrasta jej czas przebywania w komorach co pozwala na oddzielanie ziaren większych w mniejszych komorach a ziaren lżejszych w mniejszych
FILTRY: prowadzone w nich operacje rozdzielania odbywają się przy udziale przegrody porowatej, na której przepuszczana jest ciecz a zatrzymywane są ziarna fazy stałej; rozróżnia się dwa rodzaje filtracji: oczyszczającą stosowaną do zawiesin o stężeniu fazy stałej < 0,1 % w celu uzyskania filtratu oraz rozdzielającą (separacyjną) stosowaną do zawiesin o stężeniu fazy stałej > 1 % w celu uzyskania filtratu lub wartościowego osadu
FILTRY Z PRZEGRODĄ ZIARNISTĄ: są to filtry o działaniu okresowym z przegrodą utworzoną np. z żużla, żwiru czy piasku; warstwa ziarnista znajduje się na ruszcie i ma wysokość 0,6 - 1,5 m; ziarna usypywane są od największych (ok. 4 - 15 mm) do najmniejszych (ok. 0,5 - 1 mm); powierzchnia takiej warstwy wynosi ok. 2000 m2/m3, przy objętości swobodnej 35 %; stosowane są do filtracji zawiesin o bardzo małym stężeniu fazy stałej, np. wód czerpanych z rzek czy jezior, wód przemysłowych, ścieków; przepływ cieczy w filtrze może odbywać się pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego lub wytwarzanego przez pompę podającą zawiesinę, szybkość filtracji maleje w czasie gdyż przestrzenie między ziarnowe wypełniają się osadem co powoduje wzrost oporów przepływu; aby usunąć osad z warstwy filtracyjnej przemywa się przeciwprądowo wodą; powierzchnia przekroju poziomego wynosi 2 - 25 m2, ciśnienie w filtrach hydrostatycznych 0,1 - 0,2 bara, w ciśnieniowych 1,5 - 2 barów; wydajność dla wody wynosi w przeliczeniu na 1 m2 powierzchni przekroju 10 - 25 m3/m2*h
FILTRY Z PRZEGRODĄ TKANINOWĄ: filtry o działaniu okresowym; mają przegrodę wykonaną z tkaniny lub porowatych płytek ceramicznych należą tutaj tzw. nucze filtracyjne i wyróżniamy ich dwa rodzaje próżniową i ciśnieniową; w nuczy próżniowej filtracja odbywa się pod wpływem podłączonej do aparatu pompy próżniowej, natomiast w ciśnieniowej pod wpływem ciśnienia sprężonego powietrza lub gazu; mają prostą budowę, możliwość dokładnego przemycia osadu, znaczna szybkość filtracji (w przypadku ciśnieniowych), możliwość rozdzielania trudno filtrujących się osadów; uciążliwa obsługa i niewielka powierzchnia filtracyjna od 1 - 5 m2
PRASY FILTRACYJNE: należą one do grupy ciśnieniowych filtrów okresowych z przegrodą tkaninową; ramowa prasa filtracyjna zbudowana jest z dwóch płyt skrajnych, między którymi umieszczone są naprzemiennie płyty i ramy dociśnięte do siebie za pomocą specjalnego urządzenia, między płytami i ramami umieszczone są przegrody z tkanin filtracyjnych, ramy i płyty mają przelotowe otwory, które po dociśnięciu płyt i ram do siebie tworzą przewody wzdłuż prasy, do których doprowadzana jest zawiesina (w czasie filtracji) lub ciecz przemywająca ( w czasie przemywania), otwory maja połączenie z wewnętrzną przestrzenią ramy, w co drugiej płycie, (czyli w parzystych) otwory maja połączenie z wewnętrzną przestrzenią (między tkaninami) płyty, wszystkie płyty mają u dołu króćce spustowe zamykane zaworami, którymi w czasie filtracji odpływa filtrat; w okresie filtracji zawiesina dopływa pod ciśnieniem króćcem w płycie skrajnej, a następnie wzdłuż prasy przewodem utworzonym przez przelotowe otwory ram i płyt; osad pozostaje na tkaninach; w początkowym okresie filtracji uzyskuje się osad mętny, który jest zawracany do ponownej filtracji; po zakończeniu filtracji następuje zamknięcie kurków spustowych i przemywanie osadu, ciecz przemywająca dopływa pod ciśnieniem króćcem w płycie skrajnej, a następnie wzdłuż prasy kanałem utworzonym przez przelotowe otwory płyt i ram; ramy i płyty wykonuje się z żeliwa, drewna i innych; wielkość powierzchni filtracyjnej zależy od liczby (4 - 100) i wymiarów (od 0,3x0,3 do 1,5x1,5) płyt; zawiesina doprowadzana pod ciśnieniem 2 - 6 barów; wydajność pras filtracyjnych wyrażoną za pomocą objętości filtratu w jednostce czasu filtracji (zak., że opór stawia osad i opór tkaniny pomijamy) określa się z zależności: V2 = K *τ gdzie V - objętość filtratu, K - stała filtracji, τ - czas filtracji; mają dużą powierzchnię filtracyjną, znaczną siłę napędową operacji (różnica ciśnień), możliwość kontroli pracy i prosta konstrukcja; szybko zużywa się tkanina filtracyjna na skutek okresowej pracy pod ciśnieniem, trudności w uzyskaniu szczelności, uciążliwą obsługę ze względu na ręczne usuwanie osadu
FILTR KELLY'EGO I SWEETLANDA: filtr Kelly'ego to zamknięta prasa filtracyjna; prostokątne elementy filtrujące połączone w jeden zestaw z pokrywa filtru i umieszczone są w cylindrycznym, poziomym zbiorniku; przegrody tkaninowe; osad usuwany pneumatyczne, hydraulicznie lub ręcznie; powierzchnia filtracyjna 0,3 - 122 m2; ciśnienie na poziomie ok. 4 barów (w specjalnych do 18); filtr Sweetlanda ma okrągłe elementy filtrujące umieszczone prostopadle do poziomej osi zbiornika filtru; powierzchnie filtracyjne 15 - 120 m2; ciśnienie ok. 4 barów; mniejsze zużycie tkanin, łatwiej uzyskać szczelność, większe wydajności na jednostkę powierzchni filtracyjnej, mniej uciążliwa obsługa (w porównaniu z prasami); skomplikowana budowa, nierównomierne odkładanie się osadu
FILTRY Z PRZEGRODĄ CERAMICZNĄ: znane są filtry świecowe o działaniu okresowym; w ciśnieniowym zbiorniku znajdują się ceramiczne elementy filtrujące w postaci rur cylindrycznych zamkniętych u dołu (tzw. świece), ich otwarte końce zamocowane są w dnie sitowym połączonym ze zbiornikiem filtru; zawiesinę wprowadza się pomiędzy rurki skąd filtrat przenika do ich wnętrza i odprowadzany jest na zewnątrz; osad gromadzi się na zewnętrznych powierzchniach ścian świec i jest usuwany w przez przepływające sprężone powietrze, które przepływa w przeciwprądzie do przepływu filtratu podczas filtracji; powierzchnia filtracyjna wynosi 0,1 - 52 m2 przy liczbie świec 1 - 64; ciśnienie robocze sięga 9 barów; grubość warstwy osadu na powierzchniach filtracyjnych 60 mm
FILTR BĘBNOWY PRÓŻNIOWY: filtr o działaniu ciągłym; do filtrowania zawiesin o dużym stężeniu fazy stałej (powyżej 30% masowych); filtr zbudowany jest z cylindrycznego bębna podzielonego na sekcje (10 - 36, którego boczna ściana wykonana jest z dziurkowanej blachy i pokryta jest tkaniną, stanowi ona przegrodę filtracyjną; bęben obraca się, z częstością 0,25 - 3,0 obr/min, w wannie, do której doprowadzana jest zawiesina, na skutek różnicy ciśnień między zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią bębna, na jego zewnętrznej powierzchni odkłada się osad, a filtrat jest odprowadzany do środka; powierzchnia filtracji 0,3 - 75 m2; ciśnienie 0,4 - 0,8 bara; grubość warstwy osadu 40 mm
FILTR BĘBNOWY CIŚNIENIOWY: działanie ciągłe; ma bęben obciągnięty tkaniną filtracyjną i umieszczony w zamkniętym płaszczu zbiornika ciśnieniowego; zawiesinę wprowadza się do zbiornika, w którym panuje ciśnienie ok. 3 - 4 barów; filtrat przepływa przez przegrodę filtracyjną do wnętrza bębna, skąd odpływa przewodami na zewnątrz filtru; osad z wędrującej tkaniny filtracyjnej spada do przenośnika ślimakowego, którym jest odprowadzany na zewnątrz; powierzchnia filtracyjna do 10 m2; mają większą w porównaniu z próżniowymi wydajność z jednostki powierzchni oraz bardziej złożoną budowę
FILTR TARCZOWY PRÓŻNIOWY: o działaniu ciągłym; elementami filtrującymi są okrągłe tarcze (1 - 12 sztuk) segmentowe osadzone na wolnoobrotowym wale (0,05 -3,0 obr/min) drążonym (pustym w środku); dolna część obracających się tarcz zanurzona jest w zawiesinie doprowadzanej do wanny; filtrat zasysany jest przez obie strony tarcz obciągniętych tkaniną filtracyjną i przepływa kanałami w ścianie wału do zbiornika filtru połączonego z pompą próżniową; osad gromadzi się na powierzchniach tarcz i jest usuwany przez skrobaki; powierzchnie filtracyjne 2 - 250 m2; średnice tarcz 1,2 - 4 m; największa powierzchnia filtracyjna przypadająca na jednostkową objętość filtru, niskie koszty inwestycyjne; brak możliwości przemywania osadu
FILTRY TALERZOWE: na wolnoobrotowym wale osadzony talerz filtru; pozioma, dziurkowana przegroda stanowi górne dno talerza i jest pokryta tkaniną filtracyjną; przestrzeń talerza między jego dnami (górnym dziurkowanym i dolnym pełnym) podzielona jest przegrodami pionowymi na komory; zawiesina doprowadzana na talerz filtru poddawana jest filtracji na skutek różnicy ciśnień po obu stronach przegrody; filtrat odpływa króćcem w głowicy nieruchomej, połączonej z układem próżniowym poprzez zbiornik; osad pozostaje na przegrodzie, skąd po przemyciu usuwany jest zgarniakami; powierzchnia filtracyjna do 40 m2; ciśnienie 0,13 - 0,26 bara
FILTR PRÓŻNIOWY TAŚMOWY: o działaniu ciągłym; przegrodę filtracyjną stanowi tkanina umieszczona na gumowej perforowanej taśmie nośnej bez końca z bocznymi ściankami; górna część taśmy przesuwa się po stole podzielonym na komory połączone z układem próżniowym; zawiesina podawana jest na jednym k0ńcu filtru a osad odbierany na drugim; filtrat przepływa do komór w stole i dalej do zbiornika filtru; zaliczane do najbardziej nowoczesnych; długość 4 - 15 m; szerokość taśm 0,4 - 2,4 m; powierzchnie filtracyjne 2 - 30 m2; prędkość przesuwu taśmy 0,2 - 10m/min; grubość warstwy osadu 20 - 80 mm
WIRÓWKI: rozdzielanie następuje w wyniku działania sił odśrodkowych; wyróżnia się wirówki: sedymentacyjne (zawiesiny i emulsje) oraz filtracyjne (zawiesiny); w wirówkach sedymentacyjnych oddzielanie odbywa się w polu działania sił odśrodkowych, natomiast w filtracyjnych na przegrodzie filtracyjnej; ściany bębnów wirówek filtracyjnych są perforowane natomiast sedymentacyjnych pełne; wirówki o działaniu okresowym, półciągłym, ciągłym; według przeznaczenia technologicznego wyróżnia się wirówki: filtracyjne (do oddzielania fazy stałej od cieczy), separacyjne (do rozdzielania zawiesin i emulsji), sedymentacyjne (do zagęszczania zawiesin przez oddzielenie części fazy ciekłej); zużycie mocy w czasie pracy stanowi 20 - 30% poboru mocy podczas rozruchu wirówki
WIRÓWKA SEDYMENTACYJNA O DZIAŁANIU OKRESOWYM: z ręcznym wyładowywaniem osadu, ma bęben wykonany z pełnej blachy, który jest umieszczony w obudowie, bęben napędzany jest przez wał; zawiesinę doprowadza się do bębna stożkowo zakończonym przewodem w ilości stanowiącej ok. 50% objętości bębna; w czasie wirowania na skutek działania siły odśrodkowej zawiesina tworzy pierścieniową warstwę, w której ziarna fazy stałej (większa gęstość) zajmują położenie na i w pobliżu wewnętrznej ściany bębna, natomiast ciecz (mniejsza gęstość) tworzy warstwę bliżej środka;
WIRÓWKA SEDYMENTACYJNA PRZELEWOWA O DZIAŁANIU PÓŁCIĄGŁYM: zawiesina doprowadzana w sposób ciągły; ciecz klarowna odprowadzana w sposób ciągły; wirowanie prowadzi się do uzyskania osadu o grubości ½ - ¾ szerokości górnej krawędzi przelewowej; osad usuwany okresowo po zatrzymaniu bębna; pionowe przegrody z otworami na wewnętrznej ścianie bębna zapobiegają nadmiernemu poślizgowi cieczy, a otworami w przegrodach wyrównywana jest ilość cieczy i szlamu w przestrzeniach między przegrodami
WIRÓWKA SEDYMENTACYJNA POZIOMA O DZIAŁANIU CIĄGŁYM: doprowadzanie zawiesiny, odprowadzanie cieczy klarownej i odprowadzanie osadu przebiegają jednocześnie w sposób ciągły; wewnątrz stożkowatego bębna zainstalowany jest ślimak do odprowadzania osadu; zawiesina doprowadzana osiowo drążonym wałem ślimaka i otworami w jego ścianie rozpływa się na ścianę wirującego bębna; wirówki tego typu nie są wrażliwe na rodzaj zawiesiny i są stosowane do odwadniania zawiesin substancji krystalicznych, a także do rozdzielania emulsji
WIRÓWKI SEDYMENTACYJNE RUROWE: do rozdzielania zawiesin o bardzo małym stężeniu fazy stałej (poniżej 1%); średnice rurowych bębnów wynoszą 0,05 - 0,15 m; ich długości są kilkakrotnie większe; częstości obrotów sięgają 45000 obr/min; osiągają wysokie współczynniki rozdziału (8 - 34 razy większe niż w zwykłych wirówkach), dlatego też nazywane też ultrawirówkami rurowymi; zawiesina doprowadzana od dołu; ciecz klarowna odpływa górą; osad powstaje na ścianie bębna; różnice w gęstościach rozdzielanych składników mogą wynosić nawet do 3%
SEPARATORY TALERZOWE: do rozdzielania emulsji; mają bębny o średnicy 0,15 - 0,3 m; częstość obrotów 6000 - 10000 obr/min; przestrzeń osadzonego na wale separatora podzielona jest na szereg warstw przez pakiet stożkowych talerzy (40 - 100 sztuk); emulsja doprowadzana do bębna przewodem dopływowym, podczas jej przepływu między talerzami następuje rozdział na ciecz o większej gęstości (płynie ku ścianom) oraz na ciecz lżejszą (płynie w kierunku środka); rozdzielone ciecze są odprowadzane na zewnątrz oddzielnymi kanałami; podczas klarowania zawiesin cząstki fazy stałej gromadzą się w strefie ściany bocznej bębna; wydzielają cząstki o wymiarach 0,5 μm - 0,5 mm; podczas pracy ciągłej można rozdzielać zawiesiny o stężeniach do 10% masowych za strumieni zawiesiny do 100m3/h; stosunkowo sprawne, znaczne pojemności bębnów
WIRÓWKI FILTRACYJNE: stosowne głównie do zawiesin gruboziarnistych, gdy wymagane jest przemywanie osadu oraz gdy zachodzi konieczność uzyskania możliwie suchego osadu (jak najmniej fazy ciekłej); do rozdzielania zawiesin tworzących dobrze przepuszczalne osady;
WIRÓWKA FILTRACYJNA O DZIAŁANIU OKRESOWYM: bęben umieszczony w nieruchomej obudowie osadzony na pionowym wale; w obudowie znajdują się króćce do odprowadzania filtratu i osadu; zawiesina doprowadzana po uruchomieniu wirówki; na wewnętrznej powierzchni bębna tworzy się warstwa osadu; filtrat spływa do przestrzeni między bębnem a obudową; osad usuwany ręcznie
WIRÓWKA FILTRACYJNA O DZIAŁANIU PÓŁCIĄGŁYM: bęben umieszczony poziomo w nieruchomej obudowie; osad usuwany mechanicznie za pomocą skrobaka
WIRÓWKA FILTRACYJNA O DZIAŁANIU CIĄGŁYM: osad usuwany tłokiem tarczowym, który wykonuje ruch posuwisto - zwrotny i jednocześnie obrotowy z częstością obrotów bębna wirówki; zawiesina doprowadzana do stożka rozprowadzającego, skąd wypływa na wewnętrzną powierzchnię bębna; filtrat przepływa otworami w ścianie do nieruchomej obudowy, skąd jest odprowadzany na zewnątrz; średnice bębnów pionowych 0,2 - 1,5 m, poziomych 0,6 - 2,5 m
HYDROCYKLON: wykorzystuje siłę odśrodkową do rozdzielania zawiesin; współczynniki rozdziału uzyskuje się w zakresie 500 - 25000; wydzielanie cząstek fazy stałej o wymiarach 3 - 250μm; strumień zawiesiny wprowadzany jest pod ciśnieniem 2 - 5 barów; zawiesina wykonuje ruch spiralny o zmiennej średnicy i skoku wokół pionowej osi; ciecz klarowna kierowana w postaci wiru ku górze; strumień zagęszczonego szlamu ku dołowi; im mniejsza średnica aparatu tym mniejsze cząstki można wydzielać (coraz większa siła odśrodkowa); hydrocyklony duże (D = 400 - 1200 mm), hydrocyklony średnie (D = 80 - 400 mm), hydrocyklony małe (D = 8 - 80 mm); w zależności od przeznaczenia wyróżnia się hydrocyklony: klarujące mają długość część stożkową o kącie rozwarcia poniżej 10o, klasyfikujące dłuższa część cylindryczna, a kąt rozwarcia 30 - 120o, zagęszczające bardzo krótka część stożkowa o kącie rozwarcia do 150o
Opylanie gazów:
Można prowadzić metodą mokrą i suchą; w wyniku metod suchych otrzymuje się cząstki ciała stałego o tych samych właściwościach, metodami mokrymi otrzymuje się cząstki stałe wilgotne lub w postaci zawiesiny; podział odpylaczy: komory osadcze lub pyłowe (do odpylania gazów pod wpływem siły ciężkości), cyklony (do odpylania pod wpływem siły odśrodkowej), elektrofiltry (odpylanie na skutek działania pola elektrostatycznego), skrubery (cząstki ciała stałego wydzielane są za pomocą cieczy); metody mokre stosuje się, gdy cząstki ciała stałego są odpadem
Zestawienie rodzajów aparatów do odpylania gazów:
Rodzaj aparatu |
Wielkość cząstek [μm] |
Stopień odpylenia [%] |
komory osadcze |
5000 - 5 |
70 - 40 |
cyklony |
100 - 3 |
85 - 45 |
elektrofiltry |
10 - 0,005 |
99 - 85 |
filtry pyłowe |
10 - 2 |
99 - 85 |
skrubery |
10 - 0,01 |
99 - 85 |
W zależności od uzyskiwanego w odpylaczu stopnia odpylenia rozróżnia się odpylacze: wstępnego oczyszczania - stężenie pyłu w gazie odpływającym z aparatu >50 mg/m3 (komory osadcze i niektóre odpylacze bezwładnościowe), średniego oczyszczania - stężenie pyłu w gazie odpływającym z aparatu 2 - 50 mg/m3 (cyklony), dokładnego oczyszczania - stężenie pyłu w gazie odpływającym z aparatu <2 mg/m3 (elektrofiltry, filtry pyłowe, skrubery)
KOMORY PYŁOWE GRAWITACYJNE: pod wpływem działania siły ciężkości podczas przepływu aerozolu przez aparat; zapylony gaz jest wprowadzany do komory o znacznie większym przekroju niż przewód doprowadzający co powoduje znaczne zmniejszenie prędkości gazu, co umożliwia osadzanie się cząstek fazy stałej na dnie komory; czas opadania cząstek τ w komorze o długości L i wysokości H, dla liniowej prędkości gazu u i prędkości opadania cząstek uo określają zależności: τ=L/u=H/uo; wydajność komory pyłowej określa się jako objętościowe natężenia przepływu zapylonego gazu: Qv=A*u (A-powierzchnia przekroju strumienia gazu); komory pyłowe mają znaczne rozmiary i niską sprawność odpylania ok. 40% (dlatego do odpylania wstępnego); aby zmniejszyć wysokość komory dzieli się jej przestrzeń przegrodami poziomymi (półkami) na szereg komór poziomych, takie rozwiązanie skraca drogę opadania cząstek i przyśpiesza ich wydzielanie ze strumienia gazu, komory te nazywane są komorami Howarda; odległości między półkami wynoszą 50 - 100 mm, a długości ok. 3 - 5 m; sprawność odpylania dochodzi w nich do 70%, a prędkość zapylonego gazu w komorze 0,3 - 0,4 m/s
KOMORY PYŁOWE BEZWŁADNOŚCIOWE: oddzielanie w wyniku działania sił bezwładności; komora pyłowa została dodatkowo zabudowana pionowymi przegrodami, tzw. odbijającymi, które powodują wielokrotną zmianę kierunku strumienia gazu, a zawieszone w nim cząstki o większej bezwładności nie nadążają za tymi zmianami i opadają na dno komory; cząstki o wymiarach większych od 30 μm wydzielane są ze sprawnością ok. 70%, natomiast cząstki o wymiarach powyżej 75 μm z 90%; przykładem takiego aparatu jest odpylacz żaluzjowy, w stożkowej obudowie umieszczone są elementy odbijające w kształcie współśrodkowych stożków ściętych o zmniejszających się średnicach, gaz zapylony dopływa z prędkością 10 - 15 m/s od dołu i przepływa ku górze wzdłuż aparatu rozdzielając się na dwa strumienie, jeden pozbawiony (prawie) cząstek pyłu przepływa szczelinami między stożkami ściętymi obudowy, a następnie wypływa z aparatu, drugi wraz z cząstkami fazy stałej, odbitymi od stożkowatych przegród przepływa ku górze aparatu; ten ostatni strumień stanowiący ok. 5 - 10% strumienia dopływającego kierowany jest do kolejnego aparatu, najczęściej cyklonu
CYKLONY: zbudowany z części cylindrycznej i połączonej z nią części stożkowej, wewnątrz części cylindrycznej znajduje się (współosiowo) rura zwana kominem cyklonu; gaz zapylony wprowadzany przewodem stycznym do części cylindrycznej, wykonuje we wnętrzu ruch wirowy po torach spiralnych; w cyklonach prędkości przepływu gazu wynoszą 10 - 30 m/s ponieważ im większa prędkość tym większa siła odśrodkowa; średnica części cylindrycznej 0,5 - 5 m; wydajności dochodzą do 7500 m3/h; wielkość cząstek wydzielanej fazy stałej przekracza 50 μm; stopień odpylenia wynosi 70 - 90%, mają prostą budowę, brak części ruchomych, możliwość pracy w wysokiej temperaturze, niskie koszty wykonania i prostą obsługę
MULTICYKLONY: do odpylania dużych strumieni gazu; stanowi on połączenie równoległe wielu cyklonów (do 100) o małych średnicach (0,1 - 0,3; bo im mniejsza średnica tym większa siła odśrodkowa), mających wspólny wlot gazu zapylonego i wyloty gazu odpylonego i cząstek fazy stałej; skuteczność odpylania ok. 90% dla cząstek fazy stałej o wielkościach 5 - 10 μm; wykazują trudności w równomiernym rozdziale gazu pomiędzy poszczególne cyklony (rury odpylające) oraz blokowanie ich cząstkami fazy stałej.
ELEKTROFILTRY: na skutek przepływu przez pole elektrostatyczne o wysokim napięciu, wytworzone między katodami (elektrodami emisyjnymi) i anodami (elektrodami osadczymi); odpylanie gazu następuje w wyniku jonizacji gazu w wysokonapięciowym polu elektrostatycznym, ładowania elektrostatycznego cząstek fazy stałej, przepływu gazu w polu elektrostatycznym z prędkością umożliwiającą opadanie cząstek fazy stałej na elektrody osadcze, usuwania wydzielonych cząstek z powierzchni elektrod osadczych; napięcia stosowane wynoszą 30 - 100 kV, a gradient różnicy potencjałów elektrod 3 - 7 kV/cm odległości między elektrodami; ze względu na kształt elektrod rozróżnia się elektrofiltry: rurowe i płytowe; skuteczność odpylania w warunkach przemysłowych dochodzi do 99%; małe spadki ciśnień podczas przepływu gazu, możliwość wydzielania z gazów bardzo małych cząstek z wysoką sprawnością w stanie suchym, niskie koszty eksploatacji; można w nich odpylać gazy silnie nawilgocone, można prowadzić odemglanie gazów
FILTRY DO ODPYLANIA GAZÓW: gaz przepływa przez przegrodę porowatą i na niej zatrzymują się cząstki fazy stałej; po okresie filtracji następuje regeneracja filtru (oczyszczanie go z pyłu); przegrody z tkanin plecionych, tkanych, filcowanych (wełna, bawełna, włókna syntetyczne, szkło, papier); wysoka skuteczność odpylania najmniejszych cząstek; filtr workowy, podzielony jest na sekcje (komory), w których znajdują się worki z tkaniny filtracyjnej o średnicach do 300 mm i długości do 10 m, od dołu otwarte, którędy doprowadzany jest zapylony gaz, odpylony gaz przepływa przez tkaninę; działanie okresowe; robocze powierzchnie filtrów workowych wynoszą 20 - 2500 m2; skuteczność odpylania do 99%; do odpylania dużych ilości gazu (104 - 105 m3/h) stosuje się filtry wielokomorowe o działaniu ciągłym; prędkość przepływu gazu w przypadku filtracji jest niewielka 0,005 - 0,03 m/s; możliwość separacji cząstek fazy stałej o dowolnej wielkości, nawet najdrobniejszych, przy bardzo wysokich skutecznościach odpylania; znaczne zapotrzebowanie miejsca
SKRUBERY: odpylanie metodą mokrą; gaz kontaktuje się z cieczą, która wchłania cząsteczki fazy stałej; konstrukcje wieżowe o kształcie cylindrycznych kolumn; kierunek przepływu gazu i cieczy (najczęściej wody) może być dowolny, jednak najefektywniejszy jest przeciwprąd; wyróżniamy skrubery: z wypełnieniem, bez wypełnienia, z wypełnieniem ruchomym; nie zależnie od rodzaju skrubera ciecz jest rozpylana u góry i spływając ku dołowi kontaktuje się z gazem płynącym ku górze, zwilżone cząstki cieczy opadają na sam dół skąd są odprowadzane w postaci zawiesiny, natomiast gaz wypływa u góry skrubera; w skruberach bez wypełnienia stopień odpylenia wynosi 50 - 80%, przy małych spadkach ciśnienia gazu 100 - 300 Pa i znacznym zużyciu wody do 6 kg/m3 zapylonego gazu; w skruberach z wypełnieniem skuteczność odpylania wynosi ok. 90% dla cząstek fazy stałej o wymiarach >2 μm, większe spadki ciśnień do 1500 Pa, zużycie wody do 4 kg/m3 zapylonego gazu, skrubery z wypełnieniem ruchomym nie niosą ryzyka zanieczyszczenia wypełnienia cząstkami fazy stałej (co zmniejszyło by drożność), jako wypełnienie stosuje się głównie kulki (puste w środku) z tworzyw sztucznych o gęstości mniejszej od gęstości cieczy, skuteczność odpylania dochodzi do 99%, spadek ciśnienia sięga 500 Pa (na jednej przegrodzie), zużycie wody 0,3 kg/m3 zapylonego gazu
ODPYLACZ PIANOWY: odpylanie metodą mokrą; zapylony gaz wprowadzany jest od dołu aparatu i przepływając ku górze przez otwory w przegrodzie, na której jest wytwarzana warstwa piany ulega odpyleniu; po przegrodzie prostopadle do kierunku przepływu gazu płynie woda; stopień odpylenia do 99%; wielkość cząstek fazy stałej zatrzymywanych wynosi ok. 1 μm; prędkość przepływu gazu liczona na cały przekrój aparatu nie powinna przekraczać 1 m/s, prędkość przepływu w otworach wynosi 7 - 13 m/s; otwory stanowią 15 - 25% powierzchni przegrody sitowej, a ich średnica wynosi 2 - 8 mm; zużycie wody 0,2 - 0,3 kg/m3 zapylonego gazu
ODPYLACZE Z RURĄ VENTURIEGO: rura ta zwana jest również zwężką; składa się z: odcinka przewodu o zmniejszającym się w kierunku przepływu przekroju poprzecznym (tzw. konfuzor), odcinka przewodu o stałym przekroju poprzecznym (tzw. gardziel) oraz odcinka przewodu o zwiększającym się przekroju poprzecznym (tzw. dyfuzor); zapylony gaz doprowadzany jest do konfuzora gdzie zwiększa się jego prędkość, a zmniejsza jego ciśnienie, w gardzieli następuje wtrysk wody, która rozprasza się na bardzo małe kropelki i zderzając się z cząstkami fazy stałej wydziela je z gazu; w dyfuzorze ma miejsce pochłanianie cząstek pyłu w kropelkach wody; zapylony gaz osiąga prędkość 60 - 150 m/s; woda wtryskiwana do gardzieli jest pod ciśnieniem 0,13 - 0,2 MPa i ulega ona rozpyleniu na kropelki o średnicach ok. 10 μm; skuteczność odpylania wynosi 90 - 95% dla cząstek o średnicy 1 μm; strata ciśnienia 200 - 500 Pa
Mieszalniki (faza ciekła):
Mieszanie w fazie ciekłej realizuje się jako mieszanie: mechaniczne (za pomocą mieszadeł), pneumatyczne (przy użyciu sprężonego gazu), cyrkulacyjne (za pomocą pomp)
MIESZANIE MECHANICZNE: ruch masy cieczy za pomocą mieszadła; mieszadła dzielimy na: obrotowe i wibracyjne; mieszadła obrotowe mogą być wolnoobrotowe (<90 obr/min) lub szybkoobrotowe (>90 obr/min); wyróżniamy trzy podstawowe grupy mieszadeł: łopatowe, śmigłowe, turbinowe; mieszadła wytwarzają cyrkulację: okrężną (wynika z obrotu całej masy cieczy wokół mieszalnika), promieniowo-osiową (wywołana działaniem siły odśrodkowej)
MIESZADŁA ŁAPOWE: elementami pracującymi są dwie płaskie poziome łapy przymocowane do wału; łapy wykonane z płaskowników lub kątowników; wolnoobrotowe; głównie cyrkulacja okrężna; do mieszania cieczy łatwo mieszających się o małej lepkości (do 0,1 Pa*s); łapy mogą być ustawione pod kątem 30 - 60o; średnica mieszadła d = (0,7 - 0,9)D (D-średnica mieszalnika); wysokość łap h = (0,015 - 0,25)d; maja prostą konstrukcję i niewysoki koszt; słaba intensywność mieszania
MIESZADŁA PŁYTOWE: do mieszania cieczy o lepkości poniżej 0,05 Ps*s; zbudowane z dwóch prostokątnych płyt z otworami; średnica d = (0,3 - 0,5)D; wysokość h = (0,5 - 1,0)d; wolnoobrotowe
MIESZADŁA RAMOWE: do mieszania dużych objętości cieczy; wywołują stosunkowo dużą burzliwość ruchu; wolnoobrotowe; maja średnice zbliżone do średnicy mieszalnika, co zapobiega lokalnym przegrzaniom cieczy oraz powstawaniu osadów na ścianie i dnie mieszalnika
MIESZADŁA KOTWICOWE I KOTWICOWO - PALCZASTE: kształt dostosowany do kształtu dna mieszalnika; wolnoobrotowe; do mieszania cieczy o dużej lepkości, (do 200 Pa *s), w szczególności, gdy operacja przebiega w warunkach ogrzewania lub chłodzenia przez ściankę mieszalnika; ruch tych mieszadeł zapobiega przegrzaniom cieczy i powstawaniu osadów
MIESZADŁA ŚMIGŁOWE: wirnik złożony z tulei i połączonych z nią 2 - 4 łopatek (najczęściej 3), stanowiących wycinki powierzchni śrubowej; mieszadła śmigłowe o zmiennym skoku powodują intensywne mieszanie cieczy; szybkoobrotowe (częstość obrotów 150 - 1200 obr/min); do mieszania cieczy o lepkościach do 6 Pa*s w mieszalnikach o objętości 10 m3; kosztowne wykonanie; wywołują cyrkulacją promieniowo - osiową oraz silny efekt ssący, do intensywnego mieszania cieczy o niewielkiej lepkości wytwarzania emulsji i zawiesin o stężeniu 10% fazy stałej złożonej z cząstek o wymiarach poniżej 0,15 mm
MIESZADŁA ŚLIMAKOWE: do mieszania cieczy o dużej lepkości do 1000 Pa*s; częstości obrotowe 60 - 240 obr/min
MIESZADŁA WSTEGOWE: do mieszania cieczy o bardzo dużej lepkości; także, gdy układ jest ogrzewany lub chłodzony
MIESZADŁA TURBINOWE: szybkoobrotowe; wyróżniamy tu mieszadła: turbinowo - łapowe, turbinowo - łopatkowe; wirnik mieszadła turbinowo - łapowego zbudowany jest z tulei, do której przymocowanych jest kilka łap (4 - 12) prostych lub ustawianych pod katem 30 - 60o, do mieszania cieczy o lepkościach nie przekraczających 10 Pa*s, do wytwarzania zawiesin i do przyśpieszania rozpuszczania ciał stałych w cieczach; wirnik mieszadła turbinowo - łopatkowego otwartego składa się z tulei, do której przyspawana jest pierścieniowa tarcza z zamocowanymi do niej łopatkami w ilości 4 - 16, łopatki są najczęściej prostokątne; wirnik mieszadła turbinowo - łopatkowego zamkniętego zbudowany jest z dwóch pierścieni, między którymi rozmieszczone są łopatki, mieszadła turbinowo - łopatkowe wytwarzają cyrkulacją promieniową, stosowane do mieszania cieczy o małej i dużej lepkości do 500 Pa*s, pracują w zakresie częstości obrotowej 200 - 2000 obr/min, mogą służyć do opuszczania ciał stałych w cieczach, wytwarzania emulsji i zawiesin o stężeniach do 60% fazy stałej złożonej z cząstek o wymiarach do 1,5 mm
MIESZADŁA WIBRACYJNE: do mieszania cieczy o małej lepkości (<0,01 Pa*s); wibrator zasilany prądem o częstotliwości 50 Hz wymusza 100 zmian położenia mieszadła w ciągu jednej sekundy, drgania mieszadła powodują bardzo intensywne mieszanie cieczy; wykazują mniejsze zużycie energii w porównaniu z mieszadłami rotacyjnymi
MIESZANIE PNEUMATYCZNE: przepuszczanie przez warstwę cieczy o niewielkiej lepkości pęcherzyków gazu (najczęściej powietrza) lub pary wodnej; w przeliczeniu na 1 m2 swobodnej powierzchni cieczy zapotrzebowanie powietrza dla małej intensywności mieszania wynosi 48 m3/m2*h, dla dużej 60 m3/m2*h; do mieszania cieczy o małej lepkości w dużych mieszalnikach; znaczne zużycie energii
MIESZANIE CYRKULACYJNE: wprawianie w ruch układu ciekłego za pomocą pomp, najczęściej wirowych; składa się ze zbiornika i połączonej z nim pompy; pompa zasysa ciecz z górnej części zbiornika i wtłacza ja w dolnej; do mieszania dużych objętości cieczy różniących się gęstością; pozwala na rozprowadzanie w cieczy składników w śladowych ilościach
Mieszarki (faza stała):
Pracują okresowo lub w sposób ciągły; aparaty okresowe po ich napełnieniu pracują przez określony czas, a następnie zostają opróżnione; wyróżnia się trzy główne grupy mieszarek: przesypowe, z mieszadłami mechanicznymi, fluidyzacyjne i pneumatyczne;
MIESZARKI PRZESYPOWE: mieszanie składników sypkich zachodzi poprzez przesypywanie materiału mieszanego, najczęściej w wyniku jego podnoszenia wewnątrz aparatu wskutek działania siły odśrodkowej; najczęściej zbudowane z cylindrycznego bębna; współczynnik wypełnienia objętości bębna 0,33 - 0,5
MIESZARKI Z MIESZADŁAMI MECHANICZNYMI: przemieszczanie ziaren materiału sypkiego wymuszone przez ruch mieszadła (najczęściej ślimakowe); do mieszania składników różniących się wielkością ziaren; jednorodna mieszanina w stosunkowo krótkim czasie;
MIESZARKI FLUIDYZACYJNE I PNEUMATYCZNE: mieszanie składników sypkich w strumieniu gazu (najczęściej powietrza); mieszarki fluidyzacyjne pracują najczęściej w sposób ciągły, służą do mieszania dużych ilości materiałów ziarnistych i proszkowych; w mieszarkach pneumatycznych mieszanie prowadzi się okresowo za pomocą sprężonego powietrza podawanego impulsowo, co 1 - 5 sekund, powietrze doprowadzane pod ciśnieniem 1,5 - 3,5 MPa, opuszcza dyszę z prędkością powyżej 200 m/s, do mieszania suchych proszków, mąki, skrobi, herbaty, przypraw, pasz, itp.
ZGNIATARKI: do mieszania materiałów plastycznych, ciągliwych, gęstych past, lepkich cieczy; pracują w sposób ciągły lub okresowy mieszanie realizowane za pomocą dwóch oddzielnie napędzanych mieszadeł, każde z nich ma kształt przestrzennej litery Z; częstości mieszadeł mogą być równe bądź różne 15 - 40 obr/min; objętości komór do 15 m3; moc silników 5 - 40 kW
18