Общая характеристика сепарирования

Содержание

1 Введение

2 Общая характеристика  сепарирования. Литературный обзор  оборудования

3 Технологический расчет  аппарата и вспомогательного  оборудования

3.1 Выбор типа единичного  аппарата

3.2 Описание конструкции  аппаратов

3.3 Сепаратор-сливкоотделитель

4 Обоснование выбора материалов  для изготовления оборудования

5 Прочностные расчёты

6 Правила использования  сепаратора

7 Вывод

8 Список использованных  источников

 

Введение

 

 

 

Около 80-ти лет назад Джон Ньюкомб изобрел сепаратор, который  предназначался для отделения частиц пыли от воздуха при производственных процессах. В 1926 году сепаратор Ньюкомба привлек внимание Лесли Грина, который  предложил использование сепаратора в быту. После подписания соглашения между Лесли Грином и Джоном Ньюкомбом, в 1927 году, появился первый аппарат  для чистки без фильтра-мешка  – «Newcombe Bagless». Сепарирование –  разделение жидких неоднородных смесей в поле центробежных сил на сепараторах. Поле центробежных сил характеризуют  фактором разделения, представляющим собой отношение ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести  при определенном геометрическом размере. При сепарировании вся масса  обрабатываемой суспензии разделяется  на тонкие слои движущиеся в радиальных каналах. Для многих отраслей промышленности процесс сепарирования различных  жидкостей и твердых веществ  является ключевым. Основная концепция  использования сепараторов в  условиях современного производства –  быстрое и качественное разделение различных жидкостей и твердых  веществ в непрерывном режиме.

Сепаратор получил широкое  применение в различных энергосистемах дизельных, паровых и атомных  электростанций, в нефтегазовой отрасли  при очистке сбросных и шламовых вод, промышленных жидкостей.

Для обогащения и очищения руды от пустой и ненужной породы используют также различные сепараторы. Для  металлической руды подходит электрическая, магнитная и химическая сепарации.

При изготовлении фармакологических  препаратов применяются разнообразные  аппараты для очищения от побочных продуктов производства. Также сепарация  используется для разделения биологического материала на различные фракции.

Фактически все модификации  сепараторов широко используются в

пищевой промышленности для  решения специфичных задач сепарирования. Предотвращение контакта продукта с  кислородом и повышения температуры  продукта при сепарировании, высокие  санитарно-гигиенические стандарты. Основными примерами использования  сепараторов являются:

• снижение потребления кизельгура и повышение фильтрационной способности пива;
• снижение энергопотребления и химикатов в масложировой промышленности;
• производство оливкового масла высшего качества;
• восстановление эфирных масел лимона после холодного прессования;
• производство сливок, обезжиренного молока и других молочных продуктов.

Современная технология молочного  производства предусматривает широкое  применение разнообразных сепараторов. Эти агрегаты позволяют очистить молоко от твердых включений, а также  разделить его на фракции с  неоднозначной плотностью без изменения  химической структуры веществ, входящих в его состав. Сепарация осуществляется за счет центробежной силы, возникающей  в аппарате, в результате чего частицы  у которых удельная масса больше, отбрасываются к его стенкам. Чем выше скорость молочного потока в резервуаре, тем эффективней  процесс разделения молока на легкую и тяжелую фракцию. Сепарирование  молока – разделение его на две  фракции различной плотности: высокожирную и низкожирную .

 

 

2.Общая характеристика процесса сепарирования. Литературный обзор оборудования

Сепарирование – это механическая обработка молока с целью разделения его на тяжелую и легкую фракции. В основе действия сепаратора лежит  принцип использования центробежной силы, возникающей в главном рабочем  органе сепаратора – барабане при  вращении. Сепарирование применяют  для разделения молока на сливки и  обезжиренное молоко, а также для  его очистки от механических и  естественных примесей. Кроме этого  при сепарировании из сыворотки  выделяют белки, получают высокожирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока и др. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря  различию плотностей фракций: плотность  дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной  среды (плазмы молока), или плотность  дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей).

Сепарирование молока осуществляется в специальных машинах – сепараторах. Сепараторы, предназначены для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, называют сепараторами-сливкоотделителями, а для очистки молока – сепараторами-молокоочистителями. Сепараторы-сливкоотделители с устройствами нормализации молока называются сепараторами- нормализаторами .

Сепараторы могут быть классифицированы по таким признакам:

1. По технологическому назначению:

• сепараторы-разделители;

• сепараторы-осветлители;
• комбинированные сепараторы;

2. По конструкции барабана:

• тарельчатые;
• камерные;

 

 

3. По способу выгрузки осадка:

• периодический;

• непрерывный;
• пульсирующий;

4. По способу подвода исходной гетерогенной системы и отвода продуктов сепарирования:

• открытые;
• полузакрытые;
• герметические;

5. По виду привода:

• ручной привод;
• комбинированный привод;
• электромеханический привод.

Сепараторы-разделители  применяют для разделения смеси  жидкостей, не растворимых одна в  другой, и для концентрирования суспензий  и эмульсий.

Сепараторы-осветлители  используют для выделения твердых  частиц из жидкости, например сепаратор-молокоочиститель .

Комбинированные сепараторы служат для выполнения двух или более  операций переработки жидкой смеси. Их называют универсальными, что подчеркивает их многостороннее назначение. К ним  относят сепараторы, в которых  процесс разделения совмещается  с каким-либо другим процессом. Например сепараторы-экстракторы, сепараторы-реакторы.

По конструкции барабана сепараторы разделяют на тарельчатые  и камерные. Ротор тарельчатых  укомплектован пакетом конических вставок, которые делят поток  обрабатываемой жидкости на параллельно  тонкие слои. Независимо от отрасли  их применения и назначения, можно  подразделить на два основных типа. Первый тип имеет тарелки, обеспечивающие подачу жидкости в межтарелочные  пространства через отверстия, имеющиеся  в самих тарелках. Такие сепараторы называют с центральной подачей

жидкости на тарелки. К  этому типу относятся и сепараторы, в которых жидкость на вершину  тарелок поступает из прорезей в  тарелкодержетелях. Второй тип сепараторов  характеризуется тем, что жидкость в межтарелочные пространства поступает  с периферии и движется к центру барабана. Тарелки в этих сепараторах  в большинстве своем отверстий  не имеют. Примеры некоторых барабанов  показаны на рис.1.

сепарирование аппарат  осадок

Рис.1 Технологические схемы  барабанов сепараторов различных  типов:

а – барабан сепаратора-разделителя (сливкоотделителя); 6 – барабан сепаратора-осветлителя (молокоочистителя); в – барабан  соплового сепаратора (творожного); г – барабан сепаратора с периодической  выгрузкой осадка; 1 – тарельчатые  вставки; 2 – осадок (сепараторная слизь); 3 – тяжелая фракция (обезжиренное молоко); 4 – легкая фракция (сливки); 5 – осветленная жидкость (чистое молоко); 6 – творожная сыворотка; 7 – приемник творога; 8 – творожный  сгусток; 9 – сопло; 10 – напорный диск сливок; 11 – напорный диск обезжиренного  молока 12 – разгрузочные окна; 13 –  подвижное днище (поршень); 14 – клапан управления движением поршня; 15 –  приемник осадка.

 

В сепараторах-молокоочистителях  происходит выделение из молока механических и естественных примесей, а также  разделение суспензий и эмульсий, в которых плотность дисперсной среды ниже плотности выделяемых при сепарировании частиц. Наиболее эффективная очистка молока достигается  при применении центробежных молокоочистителей.

Основными элементами сепараторов  является: барабан, приводной механизм, станина, коммуникация для подвода  и отвода продуктов сепарирования. Рабочим органом сепаратора, в  котором происходит процесс разделения, является барабан.

Сепаратор работает таким  образом: через открытый кран молокоприемника  молоко поступает в приемную поплавковую  камеру, обеспечивающую постоянством расхода постоянный напор. Затем  молоко через калиброванное отверстие  поступает в центральную трубку барабана сепаратора, в котором оседает  большая часть механических примесей. Далее молоко, проходя через пространство пакета тарелок, дополнительно очищается  и, собираясь в центральной части  барабана, выходит через боковое  окно в корпусе барабана в сборник.

В открытых сепараторах ввод исходного продукта и вывод жидких фракций осуществляются в виде свободой струи при доступе воздуха. В  этом случае образуется молочная пена, ухудшающая условия эксплуатации сепараторов. В полугерметичных сепараторах  молочное сырье подается под. давлением. Герметические – в которых подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по закрытым трубопроводам, герметически соединенным с выпускными патрубками, процесс сепарирования в них изолирован от доступа воздуха. Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов открытых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отводящих устройств.

Вывод твердого осадка (сепараторной слизи) может быть периодическим  при полной разборке и мойке сепарирующего  устройства – Вывод твердого осадка (сепараторной слизи) может быть периодическим  при полной разборке и мойке сепарирующего  устройства – барабана (сепараторы с ручной выгрузкой осадка);пульсирующим, обеспечивающим выброс в течение  долей секунды без остановки  сепаратора путем раскрытия барабана (саморазгружающиеся сепараторы); непрерывным  – выброс осадка происходит через  сопла в стенках барабана (творожные).

По виду привода сепараторы подразделяют на три группы: с ручным, комбинированным и электромеханическим  приводом.

Основными составными частями электрических сепараторов являются его станина, на которую устанавливается барабан. В станине так же размещается электропривод. Для подачи молока и вывода готового продукта сепаратор оборудован специальной приемно-выводной системой. Некоторые сепараторы оборудованы двигателями без использования контактных щеток. Это существенно повышает его надежность и позволяет использовать в течение больших промежутков времени. Среди преимуществ электрического привода, основным является простота использования такого вида сепаратора. В отличие от ручного его работа не требует больших физических усилий со стороны владельца. Нажатия кнопки будет вполне достаточно. Как следствие повышается производительность. При использовании безщеточных электроприводов работа сепаратора может не прекращаться в течение долгого времени.

Сепараторы по принципу действия можно  разделить на центробежные, центробежно-вихревые, центрифужные, прессо-шнековые, вибрационные и отстойные.

Центробежные  сепараторы в свою очередь разделяются на саморазгружающиеся сепараторы, сопловые сепараторы и сепараторы со сплошной оболочкой барабана. Центробежные, центробежно-вихревые сепараторы работают на использовании силы самого потока воздуха (газов). Сепарация осуществляется за счет действия сепарационного пакета, который направляет газожидкостный поток таким образом, что созданный вихревой эффект отбрасывает из среды газа на стенки сосуда капельную влагу и механические примеси. Является самым эффективным методом очистки газа(воздуха)от влаги и механических примесей без использования фильтрующих элементов. Центрифужные сепараторы работают все по принципу вращения барабана под большой центробежной силой, в тысячи раз больше силы тяжести. Сепарация и седиментация происходят непрерывно и быстро. Приводятся в действие при помощи электродвигателя двумя способами в современном виде:

1. Через муфту-вал червячного  колеса-червяк-червячное колесо-вал барабана. Барабан монтируется на валу и вращается с более высокой скоростью чем муфта электродвигателя.