Аннотация
Описана классификация жидкости с помощью устройства, построенном на принципе использования закономерности движения твердой фазы в вертикальном прерывистом взвесенесущем потоке.
Гидравлическое разделение твердых полидисперсных систем на фракции по крупности основано на общих законах осаждения твердой фазы и реализуется в специальных аппаратах, называемых классификаторами. В них скорость потока поддерживается такой, что частицы меньше определенного размера, не успевая оседать, выносятся в виде взвеси из него, а частицы большего размера осаждаются в нем.
На рис. 1 показан многосекционный горизонтальный классификатор, корпус которого расширяется по ходу потока. Поэтому разделяемая суспензия постепенно теряет скорость, поскольку сечение горизонтального потока по направлению движения постоянно увеличивается. Сначала оседают наиболее крупные частицы, а затем все более мелкие. Самая мелкая фракция уносится потоком и отделяется от жидкости на фильтре.
Рис. 1 – Многосекционный горизонтальный классификатор: 1 – корпус; 2 – сборник; 3 – мешалки; 4 – выгружатель; 5 – привод.
На рис. 2 показан вертикальный классификатор. В нем взвесенесущий поток вводится через нижний патрубок 1 и, проходя диффузор 2, поступает в обогатительную камеру 3, площадь сечения которой значительно превышает площадь верхнего сечения диффузора. Поэтому скорость восходящего потока после выхода ее из диффузора значительно уменьшается, что влечет за собой выпадение наиболее крупных частиц, которые из обогатительной камеры попадают в классификационную 4.
Рис. 2 – Вертикальный классификатор: 1 – корпус; 2 – сборник; 3 – мешалки; 4 – выгружатель; 5 – привод.
Камера классификации расположена между диффузором и внешней оболочкой аппарата. Над ней находится обогатительная камера. Чистая вода, образующая в камере винтовой восходящий поток, в котором материал разделяется, по заданному граничному зерну, подается в нижнюю часть классификационной камеры. Частицы, скорость падения которых меньше восходящего потока, отводятся по трубе как шлам, через верхний сливной коллектор, крупный продукт, выпавший из классификационной камеры, обезвоживается и транспортируется на склад.
Предлагается классификация жидкости с помощью устройства, построенном на принципе использования закономерности движения твердой фазы в вертикальном прерывистом взвесенесущем потоке (рис. 3). Устройство состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, внутренняя полость которого имеет два концентричных участка. Верхний участок образован концентричным каналом между стенкой корпуса 1 и трубой 2. Нижний участок – концентричный канал между стенкой корпуса 1 и трубой 3. В нижней части труба 3 перфорирована. Загрузка твердой фазы различной фракции производится через патрубок 4.
Поступающий в классификатор через трубу 2 прерывистый поток предполагает реверсивный характер движения твердой фазы в корпусе классификатора с положительной, нулевой и отрицательной разностью перемещения частиц во время подачи жидкости x1 и паузой между подачей жидкости x2 в зависимости от скорости течения и свойств жидкости, а так же фракции твердой фазы. При условии (x1 < x2) частица седиментирует. При равенстве x1 и x2 – возвратится в горизонтальную плоскость, в которой находилась перед импульсом подачи жидкости. В случае если (x1 > x2) – частица продвинется вверх. Эквивалентный диаметр твердой частицы с нулевой разностью вертикального перемещения на фазе выноса прерывистого потока x1 и паузы между импульсом подачи x2 разделяет всю твердую фазу прерывистого взвесенесущего потока по фракциям на седиментирующую и выносимую части и обозначен δгэ.
Рис. 3 – Предлагаемый классификатор: x1 – перемещение частицы на импульсе подачи жидкости; x2 – сидементация частицы на паузе между импульсом подачи жидкости.
Установлена функциональная связь (1) такой частицы с продолжительностью импульса подачи жидкости tа и паузой между подачей tп, параметрами твердой фазы (плотностью ρ ч, и коэффициентом формы c0) находящейся в прерывистом взвесенесущем потоке, и ньютоновской жидкости (плотностью ρ), размерами, характеризующими гидравлический контур, где она циркулирует (площадь сечения верхнего участка S1, образованного концентричным каналом между стенкой корпуса 1 и трубой 2; площадь сечения нижнего участка S2, образованного концентричным каналом между стенкой корпуса 1 и трубой 3, которая в нижней части проперфорирована; длиной нижнего участка l).
На нижнем участке будет зона седиментации твердой фазы, имеющей эквивалентный диаметр, превышающий граничный эквивалентный диаметр δгэ. В переходной зоне будут локализоваться фракции частиц граничного эквивалентного диаметра. На верхнем участке будут реверсивно продвигаться вверх фракции частиц, меньшие чем δ гэ и через патрубок 5 выводиться из классификатора для сбора.
Таким образом, управляя параметрами прерывистого потока, параметрами твердой фазы и размерами, характеризующими гидравлический контур, где она циркулирует можно добиться конкретного спектра фракций классифицируемой твердой фазы.