התפתחות היסטורית של צנטריפוגות

Feb 10, 2024 השאר הודעה

צנטריפוגות תעשייתיות נולדו באירופה, למשל, באמצע המאה ה-19, היו צנטריפוגות שלוש רגליים לייבוש טקסטיל, וצנטריפוגות תלויות עליון להפרדת סוכר גבישי במפעלי סוכר. הצנטריפוגות המוקדמות ביותר הללו הופעלו לסירוגין והוצאו ידנית.


עקב שיפור מנגנון פריקת הסיגים, הופיעו צנטריפוגות בפעילות רציפה בשנות ה-30 של המאה ה-20, וכן פותחו צנטריפוגות פעולה לסירוגין עקב מימוש הבקרה האוטומטית.
על פי דרישות המבנה וההפרדה, ניתן לחלק צנטריפוגות תעשייתיות לשלוש קטגוריות: צנטריפוגות מסנן, צנטריפוגות שיקוע ומפרידות.


לצנטריפוגה יש צילינדר שנקרא קערה שמסתובב במהירות גבוהה סביב צירו, ובדרך כלל מונע על ידי מנוע חשמלי. לאחר הוספת התרחיף (או האמולסיה) לקערה, הוא מונע במהירות להסתובב באותה מהירות כמו הקערה, והרכיבים מופרדים ונפרשים בנפרד תחת פעולת הכוח הצנטריפוגלי. באופן כללי, ככל שמהירות התוף גבוהה יותר, ההפרדה טובה יותר.
ישנם שני עקרונות של מפריד צנטריפוגלי: סינון צנטריפוגלי ושקיעה צנטריפוגלי. סינון צנטריפוגלי נועד להפוך את הלחץ הצנטריפוגלי שנוצר על ידי ההשעיה מתחת לשדה הכוח הצנטריפוגלי, הפועל על מדיום המסנן, כך שהנוזל הופך לסנן דרך מדיום המסנן, והחלקיקים המוצקים נלכדים על פני המשטח של המדיום. באשר להשגת הפרדת נוזל מוצק; שיקוע צנטריפוגלי הוא העיקרון של שיקוע מהיר וריבוד של רכיבים בעלי צפיפויות שונות של תרחיף (או אמולסיה) בשדה הכוח הצנטריפוגלי כדי להשיג הפרדת נוזל-מוצק (או נוזל-נוזל).
קיים גם סוג של מפריד לניתוח ניסיוני, שיכול לבצע בירור נוזלים והעשרת חלקיקים מוצקים, או הפרדת נוזל-נוזל, ולסוג זה של מפריד יש סוגי פעולה מבניים שונים בתנאי לחץ אטמוספרי, ואקום והקפאה.


אינדיקטור חשוב לביצועי ההפרדה של מפריד צנטריפוגלי הוא גורם ההפרדה. הוא מייצג את היחס בין הכוח הצנטריפוגלי של החומר המופרד בקערה לכוח המשיכה שלו, ככל שגורם ההפרדה גדול יותר, בדרך כלל ההפרדה מהירה יותר כך טוב יותר, ואפקט ההפרדה טוב יותר. מקדם ההפרדה של מפריד צנטריפוגלי תעשייתי הוא בדרך כלל 100~20000, מקדם ההפרדה של מפריד צינורי מהיר יכול להיות עד 62000, ומקדם ההפרדה של מפריד מהיר במיוחד לניתוח הוא עד 610000. גורם נוסף שקובע את יכולת העיבוד של המפריד הצנטריפוגלי היא אזור העבודה של הקערה, שיש לה אזור עבודה גדול ויכולת עיבוד גדולה.


צנטריפוגות סינון וצנטריפוגות שקיעה מסתמכות בעיקר על הגדלת קוטר הקערה כדי להרחיב את משטח העבודה על היקף הקערה; בנוסף לדופן ההיקפי של התוף, למפריד יש גם משטחי עבודה נוספים, כמו הדיסק של מפריד הדיסק והגליל הפנימי של מפריד החדר, מה שמגדיל משמעותית את משטח העבודה של ההתיישבות.
בנוסף, ככל שהחלקיקים המוצקים בתרחיף יהיו מפורטים יותר, כך קשה יותר להפריד, והחלקיקים העדינים הנישאים בתמיסת הסינון או ההפרדה יגדלו, במקרה זה, המפריד הצנטריפוגלי צריך להיות בעל מקדם הפרדה גבוה יותר. להפריד ביעילות; כאשר צמיגות הנוזל בתרחיף גבוהה, מהירות ההפרדה מואטת; הפרש הצפיפות בין מרכיבי התרחיף או האמולסיה הוא גדול, מה שמועיל לשקיעה צנטריפוגלי, בעוד שהסינון הצנטריפוגלי של התרחיף אינו מצריך את הפרש הצפיפות של כל רכיב.


בחירת המפריד הצנטריפוגלי חייבת להתבסס על גודל וריכוז החלקיקים המוצקים בתרחיף (או אמולסיה), הפרש הצפיפות בין מוצק לנוזל (או שני נוזלים), צמיגות הנוזל, המאפיינים של שאריות מסנן (או משקעים) , ודרישות ההפרדה וכו' כדי לעמוד בדרישות תכולת הלחות של שאריות המסנן (משקעים) ובהירות התסנין (נוזל הפרדה), ולבחור מראש באיזה סוג של מפריד צנטריפוגלי להשתמש. לאחר מכן, בהתאם ליכולת העיבוד ודרישות האוטומציה לפעולה, נקבעים סוג ומפרט הצנטריפוגה, ולבסוף מאומתים על ידי בדיקות בפועל.


בדרך כלל, עבור התרחיף המכיל חלקיקים עם גודל חלקיקים גדול מ-0.01 מ"מ, ניתן להשתמש בצנטריפוגת מסנן, עבור חלקיקי התרחיף עדינים או ניתנים לדחיסה, יש לבחור בצנטריפוגה שיקוע, ולהפריד מפריד. נבחר לתרחיף בעל תכולת מוצקים נמוכה, חלקיקים קטנים ודרישות גבוהות לצלילות נוזלית.
מגמת הפיתוח העתידית של המפריד הצנטריפוגלי תהיה לחזק את ביצועי ההפרדה, לפתח מפריד צנטריפוגלי בקנה מידה גדול, לשפר את מנגנון פריקת הסיגים, להגדיל את צנטריפוגה התוף המיוחדת והמשולבת, לחזק את מחקר תורת ההפרדה ולחקור טכנולוגיית אופטימיזציה של תהליך ההפרדה הצנטריפוגלי, וכו '


ביצועי הפרדה משופרים כוללים מהירות מוגברת של קערה; הוספת תנופה חדשה לתהליך ההפרדה הצנטריפוגלי; להאיץ את דחיפת הסיגים; הגדלת אורך הקערה מאריכה את זמן השקיעה וההפרדה הצנטריפוגלית. הפיתוח של מפריד צנטריפוגלי בקנה מידה גדול נועד בעיקר להגדיל את קוטר התוף ולהשתמש בתוף הדו-צדדי כדי לשפר את יכולת העיבוד, כדי להפחית את השקעת הציוד, צריכת האנרגיה ועלות התחזוקה של חומרי נפח יחידת העיבוד. מבחינת מחקר תיאורטי, נלמדים בעיקר תנאי זרימת הנוזלים בקערה ומנגנון היווצרות שאריות מסנן, ונלמדת שיטת החישוב של רזולוציה מינימלית ויכולת עיבוד.