Центрифугирование утфеля I кристаллизации
30-05-2017, 09:35
Фактор разделения. Утфель представляет собой текучую суспензию, состоящую из твердой (кристаллы сахара) и жидкой (межкристальный раствор) фаз. Разделение твердой фазы и жидкой проводят на центрифугах. Процесс называется центрифугированием. Возникающая при вращении ротора центробежная сила во много раз больше силы тяжести, поэтому разделение твердой и жидкой фаз происходит очень быстро.
Интенсивность центрифугирования обусловлена фактором разделения Fr. Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз действие центробежной силы ускоряет отделение межкристального раствора от кристаллов сахара по сравнению с действием силы тяжести.
Подставляя значения указанных величин и D/2 вместо R. получим простое уравнение
При Fr, равном 1460, межкристальный раствор на центрифуге отделяется от кристаллов за 3 мин. Из уравнения (21) видно, что фактор разделения целесообразнее увеличивать, повышая частоту вращения ротора центрифуги, а не его диаметр.
Проведение центрифугирования. Наибольшее распространение в промышленности имеют автоматизированные центрифуги периодического действия типа ФПН-1251Л вместимостью ротора 650 кг (рис. 63).
Ротор приводится во вращение от пятискоростного электродвигателя с синхронной частотой вращения: 1500, 1000, 750, 230 и 115 (в обратном направлении) об/мин.
В автоматическом режиме центрифуга работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» включается электропривод и ситчатый ротор 1, закрепленный с помощью ступицы и ребер 11 на валу 6 и подвешенный к подвесному устройству 5, разгоняется до частоты вращения 230 об/мин. В этот момент открывается клапан питателя 7, утфель поступает на диск 9 и под действием центробежной силы равномерно распределяется на фильтрующей поверхности ротора. Толщина слоя утфеля устанавливается от 90 до 150 мм. Ротор загружается так, чтобы утфель не доходил до верхнего края примерно на 5 мм.
После заполнения ротора утфелем срабатывает датчик уровня 8, клапан питателя закрывается, и начинается разгон ротора последовательно до частот вращения 750, 1000, 1500 об/мин. При достижении одной ступени частоты вращения срабатывает токовое реле, и электродвигатель начинает разгонять ротор до следующей ступени частоты вращения.
Межкристальный раствор под действием центробежной силы из слоя утфеля проходит через фильтрующее сито, попадает в пространство между ротором и неподвижным кожухом 2 и по наклонному желобу направляется в сборник первого оттека.
Центрифугированием удаляется почти весь межкристальный раствор, на кристаллах сахара-песка остается только тонкая пленка, придающая ему желтоватый цвет. Чтобы снять ее, сахар-песок промывается горячей чистой артезианской водой (но не аммиачной, чтобы не придать сахару неприятный запах), в результате чего образуется второй оттек.
На пробеливание сахара-песка в центрифуге расходуется 3—3,5 % воды к массе утфеля, которая подается через узел промывки 3 сразу после отделения межкристального раствора. Одновременно в желобе для оттеков поворачивается сегрегатор (подвижная заслонка), направляя второй оттек в соответствующий сборник.
После пробеливания начинается электрическое торможение электродвигателя центрифуги в порядке, обратном разгону: 1500, 1000, 750, 230 об/мин, при этом электроэнергия возвращается в сеть. Это называется рекуперативным торможением.
После полной остановки ротор центрифуги начинает вращаться в обратную сторону, разгоняясь до частоты 115 об/мин. По команде программного устройства конус 10 поднимается вверх и отклоняется в сторону, а нож механического выгружателя 4 поворачивается к слою сахара и, срезая его, постепенно опускается сверху вниз. Сахар-песок влажностью 0,8—1,2 % просыпается в проемы между ребрами 11 на вибротранспортер и передается в сахаросушильную установку. Чтобы не повредить в центрифуге сито, между и им и кромкой ножа сохраняется минимальное расстояние 2—4 мм. Как только центрифуга освобождается от сахара-песка, нож отводится от сита, поднимается вверх и выключается, а оставшийся на сите сахар смывается горячей водой, подаваемой в конце каждого цикла автоматически в течение 3—6 с. Образовавшийся раствор спускается в сборник второго оттека.
После промывки сит ротор останавливается, сегрегатор возвращается в положение отвода первого оттека. На этом цикл центрифугирования заканчивается, он длится примерно 3,5 мин.
Полная остановка ротора центрифуги и вращение его в обратном направлении обусловлены безопасностью работы, так как после полной остановки ротор может развить частоту вращения только до 115 об/мин.
Отдельные элементы цикла центрифугирования утфеля 1 имеют следующую примерную продолжительность (вс):
Интенсивность центрифугирования обусловлена фактором разделения Fr. Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз действие центробежной силы ускоряет отделение межкристального раствора от кристаллов сахара по сравнению с действием силы тяжести.
Подставляя значения указанных величин и D/2 вместо R. получим простое уравнение
При Fr, равном 1460, межкристальный раствор на центрифуге отделяется от кристаллов за 3 мин. Из уравнения (21) видно, что фактор разделения целесообразнее увеличивать, повышая частоту вращения ротора центрифуги, а не его диаметр.
Проведение центрифугирования. Наибольшее распространение в промышленности имеют автоматизированные центрифуги периодического действия типа ФПН-1251Л вместимостью ротора 650 кг (рис. 63).
Ротор приводится во вращение от пятискоростного электродвигателя с синхронной частотой вращения: 1500, 1000, 750, 230 и 115 (в обратном направлении) об/мин.
В автоматическом режиме центрифуга работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» включается электропривод и ситчатый ротор 1, закрепленный с помощью ступицы и ребер 11 на валу 6 и подвешенный к подвесному устройству 5, разгоняется до частоты вращения 230 об/мин. В этот момент открывается клапан питателя 7, утфель поступает на диск 9 и под действием центробежной силы равномерно распределяется на фильтрующей поверхности ротора. Толщина слоя утфеля устанавливается от 90 до 150 мм. Ротор загружается так, чтобы утфель не доходил до верхнего края примерно на 5 мм.
После заполнения ротора утфелем срабатывает датчик уровня 8, клапан питателя закрывается, и начинается разгон ротора последовательно до частот вращения 750, 1000, 1500 об/мин. При достижении одной ступени частоты вращения срабатывает токовое реле, и электродвигатель начинает разгонять ротор до следующей ступени частоты вращения.
Межкристальный раствор под действием центробежной силы из слоя утфеля проходит через фильтрующее сито, попадает в пространство между ротором и неподвижным кожухом 2 и по наклонному желобу направляется в сборник первого оттека.
Центрифугированием удаляется почти весь межкристальный раствор, на кристаллах сахара-песка остается только тонкая пленка, придающая ему желтоватый цвет. Чтобы снять ее, сахар-песок промывается горячей чистой артезианской водой (но не аммиачной, чтобы не придать сахару неприятный запах), в результате чего образуется второй оттек.
На пробеливание сахара-песка в центрифуге расходуется 3—3,5 % воды к массе утфеля, которая подается через узел промывки 3 сразу после отделения межкристального раствора. Одновременно в желобе для оттеков поворачивается сегрегатор (подвижная заслонка), направляя второй оттек в соответствующий сборник.
После пробеливания начинается электрическое торможение электродвигателя центрифуги в порядке, обратном разгону: 1500, 1000, 750, 230 об/мин, при этом электроэнергия возвращается в сеть. Это называется рекуперативным торможением.
После полной остановки ротор центрифуги начинает вращаться в обратную сторону, разгоняясь до частоты 115 об/мин. По команде программного устройства конус 10 поднимается вверх и отклоняется в сторону, а нож механического выгружателя 4 поворачивается к слою сахара и, срезая его, постепенно опускается сверху вниз. Сахар-песок влажностью 0,8—1,2 % просыпается в проемы между ребрами 11 на вибротранспортер и передается в сахаросушильную установку. Чтобы не повредить в центрифуге сито, между и им и кромкой ножа сохраняется минимальное расстояние 2—4 мм. Как только центрифуга освобождается от сахара-песка, нож отводится от сита, поднимается вверх и выключается, а оставшийся на сите сахар смывается горячей водой, подаваемой в конце каждого цикла автоматически в течение 3—6 с. Образовавшийся раствор спускается в сборник второго оттека.
После промывки сит ротор останавливается, сегрегатор возвращается в положение отвода первого оттека. На этом цикл центрифугирования заканчивается, он длится примерно 3,5 мин.
Полная остановка ротора центрифуги и вращение его в обратном направлении обусловлены безопасностью работы, так как после полной остановки ротор может развить частоту вращения только до 115 об/мин.
Отдельные элементы цикла центрифугирования утфеля 1 имеют следующую примерную продолжительность (вс):