vegyipari mŰveletek i.vgt.uni-miskolc.hu/wp/wp-content/uploads/2013/02/... · vegyipari műveletek...

of 159 /159
gépészmérnök mester képzés, vegyipari gépészeti szakirány Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai kar Energetikai és Vegyipari Gépészeti Intézet Vegyipari Gépészeti Intézeti Tanszék Előadó: Mikáczó Viktória, tanársegéd Miskolci Egyetem, Vegyipari Gépészeti Intézeti Tanszék © 2017 VEGYIPARI MŰVELETEK I.

Author: others

Post on 02-Feb-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • gépészmérnök mester képzés, vegyipari gépészeti szakirány

    Miskolci Egyetem, Gépészmérnöki és Informatikai kar

    Energetikai és Vegyipari Gépészeti Intézet

    Vegyipari Gépészeti Intézeti Tanszék

    Előadó: Mikáczó Viktória, tanársegéd

    Miskolci Egyetem, Vegyipari Gépészeti Intézeti Tanszék © 2017

    VEGYIPARI MŰVELETEK I.

  • Vegyipari műveletek I.

    2

    Aláírás megszerzésének feltétele:

    • előadásokon és gyakorlatokon aktív részvétel

    • méréseken való aktív részvétel, mérési jegyzőkönyvek beadása

    Kredit megszerzésének feltétele:

    • zárthelyi dolgozat sikeres teljesítése (elméleti és gyakorlati részből min. 50-50%

    teljesítmény)

    Ajánlott irodalom:

    • Fejes – Tarján : Vegyipari műveletek I.

    • Fonyó – Fábry: Vegyipari művelettani alapismeretek

    • Kaszatkin: Alapműveletek, gépek és készülékek a vegyiparban

    Általános információk

  • Vegyipari műveletek I.

    3

    Témakörök

    Hét Dátum Előadás

    1.02.12.

    Bevezetés. Mechanikus műveletek általános bemutatása.

    2. Szilárd szemcsés anyaghalmaz jellemzői. Szemcseosztályozás.

    3. 02.19. Aprítási műveletek. Aprítógépek.

    4. 02.26. Testek mozgása fluidumban. Fluidizáció. Fluidizációs rendellenességek.

    5. 03.05. Mérés: fluidizáció, szemcseanalízis.

    6. 03.12. Szűrési művelet. Általános szűrőegyenlet.

    7. 03.26.Szűrés állandó nyomáskülönbség illetve állandó szűrési sebesség esetén.

    Szűrőkészülékek.

    8.04.09.

    Gáz-szilárd rendszerek szétválasztása.

    9. Gáztisztítás gravitációs és centrifugális erőtérben. Gáztisztító berendezések.

    10. 04.16. Centrifugák méretezésének alapjai. Folytonos és szakaszos üzemű centrifuga típusok.

    11. 04.23. Keverő típusok. A folyadékkeverők teljesítményszükséglete.

    12. 05.07. Keverős berendezések méretnövelése.

    13. 05.14. Mérés: szűrés, keverés.

    14. 05.21. Zárthelyi

    Előadások: 02.12, 02.19, 02.26, 03.05, 03.12, 03.26, 04.09, 04.16, 04.23, 05.07, 05.14, 05.21.

  • Vegyipari műveletek I.

    4

    Témakörök

    Mérések:

    1. Szemcseanalízis

    2. Fluidizáció

    3. Szűrés

    4. Keverés

    Megjegyzés:

    - A méréseken kötelező a részvétel.

    - A beadandó jegyzőkönyvhöz minta a tanszéki honlapon található.

    - Jegyzőkönyv értékelési szempontjai: igényes, műszaki gyakorlatnak

    megfelelő forma, mérés reprodukálhatósága.

  • Vegyipari műveletek csoportosítása

    A különböző műveleteknek azonos fizikai és kémiai alapjai vannak: komponens-, hő- és

    impulzustranszport. A csoportosítás alapja a folyamatok hajtóereje és a folyamatokat leíró

    törvényszerűségek.

    1. Mechanikai műveletek: szilárdtest mechanika törvényszerűségei határozzák meg

    (aprítás, szétválasztás, osztályozás, granulálás…).

    2. Hidrodinamikai műveletek: folyadékok, gázok mozgásával foglalkozik, a

    hidrodinamika törvényszerűségei határozzák meg (ülepítés, keverés, szűrés…).

    3. Hőátadási műveletek: hőátadással foglalkozik, a hőtan törvényszerűségei határozzák

    meg (melegítés/hűtés, forralás/kondenzáció, bepárlás…).

    4. Anyagátadási műveletek: a kiindulási elegy komponenseinek fázishatáron keresztül

    történő áthaladása jellemzi, az anyagátadás törvényszerűségei határozzák meg

    (desztilláció, abszorpció, rektifikálás, szárítás, adszorpció…).

    5. Kémiai műveletek: a reakciókinetika törvényszerűségei határozzák meg, anyag- és

    energiaátvitellel járnak.

    Vegyipari műveletek I.

    5

    Bevezetés

  • Vegyipari műveletek I.

    6

    Bevezetés

    Művelet: összefüggő, tervszerű cselekmények sorozata vagy ennek mozzanata, amelynek

    során a termékek elnyerik a formájukat.

    Művelettan: műveletek közti közös paraméterek meghatározása → összefüggések

    megalkotása → matematikai egyenletek

    Tárgyalás módjai:

    - Dimenzió nélküli kifejezések pl. Reynolds-szám

    - Félempirikus egyenletek pl. Nusselt-szám összefüggései

    - Egyenletek felírása dimenziókkal pl. nyomásveszteség csővezetékben

  • Vegyipari műveletek I.

    7

    Bevezetés

    Alapműveletek: (műveleti egység – unit operation)

    - Alapját fizikai-kémiai jelenségek képezik

    - Önmagukban is képeznek technológiai folyamatokat pl: aprítás, őrlés

    Alapfolyamatok: (unit process)

    - Kémiai jelenségek

    - Pl. oxidáció, nitridálás, polimerizáció, stb.

    Alapműveletek + alapfolyamatok = technológiai/gyártási folyamat

    Az ipari vállalatok tevékenységüket egy többé-kevésbé összetett folyamat szerint fejtik ki,

    amit termelési folyamatnak nevezünk, amely rendszerint több technológiai folyamatot

    foglal magában.

  • Vegyipari műveletek I.

    8

    Művelettani alapok

    A műveleti egység

    • unit operation – a vegyipari eljárások széles köre viszonylag kevés számú

    alapműveletből összeállítható

    • a kezelendő anyag (a munka tárgya) átalakul, a készülék (a munka eszköze) az

    elhasználódástól eltekintve nem változik, az ember használati értéket termel =

    együttesen alkotják a műveleti egységet

    • a folyamatábrákon található készülék szimbólumok általában egy-egy műveletet

    képviselnek (pl. keverő, hőcserélő)

    • a készülék nem mindig azonos a műveleti egység fogalmával (pl. reaktor )

    • a folyamatok leírásához öt SI mennyiség elegendő (bázisrendszer): hosszúság (m),

    idő(s), tömeg (kg), hőmérséklet (K), anyagmennyiség (mol)

    • származtatott mennyiségek: erő(N), energia (J), nyomás (Pa)

  • Vegyipari műveletek I.

    9

    Művelettani alapok

    A műveleti egység

    • Fázisértintkezés alapján: lehet egy-, két-vagy többfázisú:• Gőz-folyadék: desztilláció, rektifikáció

    • Gáz-folyadék: abszorpció, deszorpció

    • Folyadék-folyadék: extrakció

    • Folyadék-szilárd: extrakció, adszorpció, ioncsere

    • Szilárd-folyadék-gőz: nedvesítés, szárítás

    • Folyadék-szilárd-folyadék: membránszeparáció, dialízis

    • Üzemvitel szerint:

    • szakaszos (időben periodikusan ismétlődő részműveletek)

    • folyamatos (a betáplálás és a termékek elvezetése folyamatos)

    • Transzportfolyamatok alapján:

    • mechanikus (impulzustranszport),

    • termikus (entalpiatranszport),

    • diffúziós (komponenstranszport)

  • Vegyipari műveletek I.

    10

    Művelettani alapok

    Az anyagmérleg a gyártási folyamatok szakszerű követését, ellenőrzését teszi lehetővé.

    Az anyagmegmaradás törvényén alapszik, magában foglalja a nyersanyagokat, a kapott

    termékeket (főtermék, melléktermék, selejt, maradék, hulladék) és a veszteséget.

    Pl. veszélyes anyag raktárak anyagforgalma, rektifikálási művelet hatékonysága, kémiai

    folyamatok lejátszódása (cukorgyártás, füstgáz-kéntelenítés), stb.

    Az anyagmérleg készítésének lépései:

    1. felvázoljuk a gyártás folyamatábráját,

    2. meghatározzuk a gyártás során elért hozamot (a lejátszódó kémiai reakciók

    figyelembevételével),

    3. összeállítjuk a technológiai folyamat mindegyik szakaszára nézve a parciális

    anyagmérleget,

    4. a szakaszonkénti anyagmérlegek összegzésével az egész berendezésre (technológiai

    folyamatra) szóló általános anyagmérleg birtokába jutunk. Ennek segítségével

    könnyen kiszámítható a különböző nyersanyagok fajlagos fogyasztása.

  • Energiamérleg

    • Az energia megmaradásának törvényén alapszik.

    • Magában foglalja a rendszerbe belépő és távozó összes energiaformát.

    • Az anyagmérleghez hasonlóan lehet parciális és általános.

    • Ipari körülmények között leggyakoribb a hőenergiára vonatkozó energiamérleg.

    Pl.: életciklus-elemzések, kémiai folyamatok lejátszódása, energetikai elemzések

    Az anyag- és energiamérlegek gyakori ábrázolási módja az Sankey diagram:

    http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/flow/total_energy.pdf

    http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/flow/petroleum.pdf

    http://acquireprocure.com/wp-content/uploads/2016/06/formula-one-f1-budget-cost-breakdown-sankey-diagram-v2.jpg

    Vegyipari műveletek I.

    11

    Művelettani alapok

    http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/flow/total_energy.pdfhttp://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/flow/petroleum.pdfhttp://acquireprocure.com/wp-content/uploads/2016/06/formula-one-f1-budget-cost-breakdown-sankey-diagram-v2.jpg

  • Vegyipari műveletek I.

    12

    Áramlástan alapjai

    Kontinuitási törvény: megmaradási törvény lokális kifejezése (áramlástanban tömegmegmaradás)

    - Változó keresztmetszetű csővezetékek

    - A közeget összenyomhatatlannak tekintjük

    - Mértékegysége: m3/s

    - Alkalmazása: térfogatáram meghatározása az áramlási sebesség mérésével, áramlási sebesség

    meghatározása az adott keresztmetszetben.

    https://www.youtube.com/watch?v=wykn-JTnacE

    AdvdVt

    AV

    https://www.youtube.com/watch?v=wykn-JTnacE

  • Vegyipari műveletek I.

    13

    Áramlástan alapjai

    Euler-egyenlet: olyan mozgásegyenlet, amely a súrlódás elhanyagolása esetén

    összefüggést teremt a folyadékrész mozgásmennyiségének idő szerinti megváltozása (

    gyorsulása) és a folyadékrészre ható erők, a térerősségből származó erő (pl. egy kg

    tömegre ható súlyerő), és a nyomás hely szerinti változásából származó erő

    között:

    - Ha elhanyagoljuk a súrlódást: a folyadékrészecskék a nyomás változásából származó

    erő és a térerősség eredője irányában gyorsulnak, a gyorsulás mértéke arányos az eredő

    erő nagyságával.

    - Alkalmazás: kapulégfüggöny (üzemcsarnok belsejében télen kisebb a nyomás →

    ajtónyitáskor levegő áramlik be), radiátor mindig az ablak alatt.

    gradp1

    dt

    vd

    g

    gradp1

    gdt

    vd

  • Vegyipari műveletek I.

    14

    Áramlástan alapjai

    Bernoulli-egyenlet: áramló folyadékok energia-megmaradási törvénye két pont között.

    - Változó keresztmetszetű csővezetékek

    - A közeget összenyomhatatlannak tekintjük

    - A belső energiát figyelmen kívül hagyjuk

    https://www.youtube.com/watch?v=IneyT4kRDAU

    https://www.youtube.com/watch?v=IneyT4kRDAU

  • Vegyipari műveletek I.

    21

    2. Előadás

    Szemcseosztályozás

  • Vegyipari műveletek I.

    22

    Mechanikai műveletek és eljárások

    - Létrejöttüket, törvényszerűségeiket a mechanikai erők határozzák meg (fizikai

    testeket érő olyan hatások, melyek egy tömeggel rendelkező testet gyorsulásra

    késztetnek)

    - Durva diszperz anyagrendszerekben végbemenő gravitációs, törés-mechanikai,

    mágneses, elektromos, termikus, optikai és adszorpciós-adhéziós jelenségek.

    - Folyadékokban és gázokban történő részecskemozgási alap-jelenségek.

    - Ide tartoznak: szétválasztási és keverési, aprítási és darabosítási eljárások

    anyagátalakulási, anyag- és energia-transzportfolyamai.

    - Diszperz rendszer: Olyan heterogén rendszer, amelyben az egyik fázis (diszperz fázis) részecskéi egyenletesen

    oszlanak el a másik fázisban (diszperziós közegben).

  • Vegyipari műveletek I.

    23

    Szilárd anyagok és szemcsehalmazok jellemzése:

    Anyagjellemzők

    - Szemcse: az anyaghalmaz önálló szilárd része.

    - Szemcseméret: azzal a névleges szitanyílással jelölt elméleti érték, amely

    szitanyíláson a szemcse éppen áthullik.

    - Fajlagos felület

    - Halmazsűrűség és porozitás

    - Szemcsék fizikai és fizikai-kémiai tulajdonságai:

    - sűrűség, mágneses és elektromos, hőtani, optikai, határfelületi, szilárdsági,

    rugalmassági, apríthatósági… tulajdonságok

    - Anyagi összetétel

    - Fűtőérték és hamutartalom

    - Kémiai összetétel

  • Vegyipari műveletek I.

    24

    Szemcseméret jellemzése

    - Statisztikus szemcseátmérő: a szemcse vetületén adott iránnyal párhuzamosan

    húzott egyenes szakaszok hossza.

    - Közepes szemcseátmérő: a szemcséhez véletlenül rendelt párhuzamos három

    érintősík átlagos távolsága.

    - Egyenértékű

    szemcseátmérő: a

    szemcsével azonos süllyedési

    sebességű gömb átmérője

  • Vegyipari műveletek I.

    25

    Szemcseméret jellemzése

    - Feret-átmérő: egy tetszőlegesen elhelyezkedő szemcséhez húzott, az okulárskálára

    merőleges, két képzeletbeli párhuzamos érintő közti távolság. (xF)

    - Martin-átmérő: a szemcse azon pontján mért átmérő, amely a tetszőlegesen

    elhelyezkedő részecske vetületét 2 egyforma területre osztja. (xM)

    XFX maxM X

    - Vetületi átmérő: annak a körnek az

    átmérője, melynek területe megegyezik

    a szemcse vetületének területével.

    - Hosszúság: az okulárskálával

    párhuzamosan elhelyezkedő szemcse

    legnagyobb hosszúsága éltől élig.

    - Szélesség: a szemcse legnagyobb

    kiterjedése a hosszúságra merőlegesen.

  • Vegyipari műveletek I.

    26

    Szemcseméret meghatározása

    - Lineáris méretből, térfogatból és felületből:

    2

    21 xxxá

    21xxxá

    6

    3dV 3

    e

    V6d

    2dA

    A

    de

  • 27

    Szemcsealak jellemzése

    Felületi tulajdonságok:

    - Töredezett: részlegesen hasadt, törött vagy repedt

    - Sima: szabálytalanságoktól, érdességtől vagy kiszögellésektől mentes

    - Porózus: nyílásokat, átjárókat (üregeket) tartalmazó

    - Durva: göröngyös nem egyenletes, nem sima

    - Üreges/gödrös: kis horpadásokkal borított

    Alak:

  • Vegyipari műveletek I.

    28

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    - Szitaanalízis: Az anyaghalmazt szitálással elemezzük úgy, hogy egy adott

    szitasoron átszitáljuk az anyaghalmazt. (ha a szemcsék mérete x>~20µm)

  • Vegyipari műveletek I.

    29

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    Szitaanalízis:

    - Szitáin azok a szemcsék maradnak fenn, amelyek mérete nagyobb a szita

    lyukméreténél, illetve kisebbek a felette lévő szita lyukméreténél.

    - Lyukméret/szitanyílás: a huzalszövet egymás mellett lévő és egymást keresztező

    huzalai által alkotott nyílás oldalának névleges mérete mm-ben.

    - Hátrány:

    - Nagymennyiségű minta szükséges

    - Aprózódik-e az anyag a művelet során?

    - Olajos vagy tapadó porok elemzésének nehézsége →

    eltömődés

    - Elektrosztatikus feltöltődés

    - Nedves szitálással, golyókkal javítható

  • Vegyipari műveletek I.

    30

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    Szitaanalízis:

    - Menete:

    - Reprezentatív mintavétel

    - Minta előkészítés (szárítás/mosás)

    - Minta vizsgálathoz szükséges mennyiségének beállítása

    - Szitasor és gép előkészítése

    - Szitálás elvégzése

    - Analízishez szükséges számítások elvégzése

    - Eredmények értékelése és reprezentálása

    - Ajánlott szitálási időtartam:

    - 10-20 perces intervallum

    - Optimális időtartam: próbaszitálás addig, míg a minta tömegváltozása 5 perc

    alatt 1% alá nem esik

  • Vegyipari műveletek I.

    31

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    Szitaanalízis – mintavételezés:

    - Csúszdáról, szállítószalagról:

    - Ahol a minta leesik az eszközről

    - A gyűjtőedény ne teljen meg (nagyobb szemcsék elveszhetnek)

    - A mintavétel egy egyenletes mozdulattal történjen

    - Szállítmányból, ömlesztett raktárból:

    - Minimum 3 különböző helyről, kb. 30 cm mélyről

    - Halomból:

    - Különböző mintavételi pontokról, lehetőleg lapátolás közben (a szemcsék

    frakciók szerint szétválnak)

  • 32

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    Szitaanalízis – minta vizsgálati mennyiségének beállítása:

    - Kúpozás, negyedelés:

    - Minta kúp alakú felhalmozása, majd az alapterület növelése a tetejének lebontásával

    - Körcikkekre bontjuk, a negyedeket keverjük, és újra kúpozzuk

    - Minta kettéválasztók és csökkentők:

    - Jones-típusú vályú: minta felezése a szemcseméret-eloszlás megváltoztatása nélkül (4

    egymás utáni felezés 16-odára csökkenti a mennyiséget)

    - A nyílások mérete legalább a szemcseméret háromszorosa

  • Vegyipari műveletek I.

    33

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    - Eredménye: a szemcseméret-eloszlási függvény és a gyakorisági görbe

    Szemcsefrakció

    xi-xi+1

    [m]

    Tömeghányad

    dmi

    [%]

    Összegzett tömeghányad

    1-F(x)

    [%]

    Gyakoriság

    dmi/dxi

    [%/µm]

    < 20 49,4 100,0 2,47

    20 – 50 17,8 50,6 0,59

    50 – 100 15,1 32,8µ 0,30

    100 – 150 9,3 17,7 0,19

    150 – 200 4,2 8,4 0,11

    > 200 4.2 4,2 0,04

    100,0

  • Vegyipari műveletek I.

    34

    Szemcseméret-eloszlási függvény, gyakoriság-görbe

    0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1

    0 5 10 15 20 25

    Szitaáthullás

    F(x)

    Szitamaradvány

    1-F(x)

  • Vegyipari műveletek I.

    35

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

    Példa

    - Szitálási feladat mérési eredményei:

    Szita lyukmérete

    (µm)

    xi

    Fennmaradó

    tömeg (g)

    mi

    0-45 6,76

    45-80 11,82

    80-150 37,74

    150-300 86,18

    300-800 300,37

    800-1800 255,5

    1800-3150 199,07

    3150-5000 73,49

    Összes szitált anyag tömege: σ 𝑚𝑖

    Direkt tömeghányad: d𝑚𝑖 =𝑚𝑖

    σ 𝑚𝑖

    Adott szemcseméret-frakció mérete: d𝑥𝑖

    Gyakoriság: 𝑑𝑚𝑖

    𝑑𝑥𝑖

    Áthullás-görbe: d𝑚𝑖 kumulált összege

    Maradvány-görbe: 1 – áthullás-görbe

  • Vegyipari műveletek I.

    36

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

    Példa; számított értékekle

    gk

    iseb

    b

    szem

    csem

    éret

    leg

    na

    gy

    ob

    b

    szem

    csem

    éret

    fra

    kció

    k

    táv

    ols

    ág

    a

    szit

    án

    fen

    nm

    ara

    töm

    eg

    dir

    ek

    t

    töm

    eg

    ny

    ad

    mi/

    szu

    m(m

    )

    gy

    ak

    oris

    ág

    áth

    ull

    ás

    ma

    ra

    dv

    án

    y

    xi xi_min xi_max dxi mi dmi dmi/dxi F(x) 1-F(x)

    0-45 0 45 45 6,76 0,0070 0,00015472 0,01 0,99

    45-80 45 80 35 11,82 0,0122 0,000347826 0,02 0,98

    80-150 80 150 70 37,74 0,0389 0,000555285 0,06 0,94

    150-300 150 300 150 86,18 0,0888 0,000591735 0,15 0,85

    300-800 300 800 500 300,37 0,3094 0,000618726 0,46 0,54

    800-1800 800 1800 1000 255,5 0,2631 0,00026315 0,72 0,28

    1800-3150 1800 3150 1350 199,07 0,2050 0,000151874 0,92 0,08

    3150-5000 3150 5000 1850 73,49 0,0757 4,09137E-05 1,00 0,00

    szum 970,93

  • Vegyipari műveletek I.

    37

    Példa

    Direkt tömeghányad/eloszlás: megmutatja, hogy az egyes szemcseméret-frakciók a teljes

    részecsketömeg hány százalékát képezik.

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    38

    Példa

    Gyakoriság: az áthullás szemcseméret szerinti első differenciálhányadosa.

    Maximumának helye a leggyakoribb szemcseméret.

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    39

    Példa; szitaáthullás-maradvány görbe

    Maradvány: az egyes sziták lyukméterénél nagyobb szemcsék tömegszázaléka.

    Áthullás: az adott szita alá kerülő szemcsék tömegszázaléka.

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    40

    Schumann-Gaudin függvény (Gates-Gaudin-Schumann):

    Ahol

    F(x) .. Áthullás-görbe (kumulált összeg, 100-zal szorozva a százalékos eloszlást adja)

    x .. Részecskeméret (adott részecskeméret-frakció felső határa)

    a .. Méret modulus (a log(x)-log(F(x)) görbe felső metszéspontja, a legnagyobb

    szemcsemérethez tartozó értékek)

    m .. Eloszlás modulus (log(x)-log(F(x)) görbe meredeksége)

    m

    a

    xxF

    )(

    )lg()lg(

    ))(lg(

    ax

    xFm

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    41

    Példa; Schumann-Gaudin függvény (Gates-Gaudin-Schumann):

    - Alkalmazható: ha mindkét tengely logaritmikussága esetén egyenest kapunkm

    a

    xxF

    )(

    - Méret modulus: a

    legnagyobb vizsgált

    szemcseméret

    𝑎 = 𝑥𝑚𝑎𝑥 = 5000

    - Eloszlás modulus:

    megközelítőleg az x50-

    nél található értékek

    esetén:

    𝑚 =log(𝐹 ∼ 𝑥50 )

    log(∼ 𝑥50) − log(𝑥𝑚𝑎𝑥)

    =𝑙𝑜𝑔 0,263

    log 1800 − log 5000= 0,323

    )lg()lg(

    ))(lg(

    ax

    xFm

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    42

    Rosin-Rammler függvény:

    - Az „a” paraméter értelmezése érdekében legyen a = x. Ebben az esetben:

    - „a” az a szemcseméret, amelynél a szemcsés anyag 0,368 tömeghányada durvább és

    0,632 tömeghányada finomabb. Az „m” paraméter meghatározásához kétszer kell

    logaritmizálnunk (természetes alapon):

    Kolmogorov (lognormális) szemcseeloszlás:

    - Az „a” paraméter a medián (x50) logaritmusát jelenti.

    m

    a

    x

    exF

    )(1

    368,01

    )(1 e

    xF

    amxmxF

    lglg)(1

    1lglg

    xm

    ax

    dxexm

    xF0

    2

    )(ln2

    2

    2

    1)(

    Nevezetes szemcseméret-eloszlási függvények

  • Vegyipari műveletek I.

    43

    3. Előadás

    Aprítás

  • Vegyipari műveletek I.

    44

    Aprítás szükségessége

    - Aprítás: szemcseméret csökkentésére irányuló művelet, külső erőhatások

    segítségével. Az anyag részecskéi közötti és/vagy részecskéin belüli összetartó erőket

    legyőző dezintegráló művelet, ami külső erők hatására megy végbe.

    - Cél: a fajlagos felület növelése, a szemcseméret csökkentése

    - A végtermék kívánt halmazsajátságainak az elérése, pl. jó folyási tulajdonságok, megfelelő

    töltéssűrűség, magas színhatás, stb.

    - különböző komponensek kinyerési műveleteinek elősegítése (cukorrépa szeletelése a cukor

    kioldása előtt, stb.),

    - meghatározott méretűre aprítás további felhasználás esetén (cukor őrlése csokoládégyártás

    előtt, lisztőrlés),

    - fajlagos felület megnövelése (szárítási művelet idejének csökkentése érdekében, kioldásos

    műveletek intenzifikálása miatt, hőkezelési idők csökkentése végett),

    - műveletek energiafelhasználásának csökkentése (pl. keverés).

    - Előkészítő műveletként: szuszpenziók, paszták készítése pl. gyógyszerek, kenőcsök

    - Befejező művelet: granulátumok, porok készítése pl. személyabroncs-gyártás, öntészeti

    homokok

    Vegyipari műveletek I.

  • Vegyipari műveletek I.

    45

    Aprítás

    Erőhatás alapján:

    - Törés (nyomó): síkfelületek közt kifejtett nyomóerő

    hatására

    - Őrlés (dörzsölő: nyomás+súrlódás): nyomóerő + erre

    merőleges irányú erő

    - Nyírás: ellentétes irányú, kitérő hatásvonalú erők, éles

    felületek (közegek segítségével vagy anélkül)

    - Metszés (vágó): ellentétes irányú, azonos hatásvonalú

    erők, éles felületek

    - Zúzás (ütő): ütésekkel

    - Nem mechanikai okok: sugárzás, hő, elektromosság

  • Vegyipari műveletek I.

    46

    Aprítás

    Aprítandó anyagok szerkezeti tulajdonságai:

    - Rideg: erő hatására csak nagyon kismértékben képesek maradó alakváltozást

    szenvedni. Rugalmasságuk nagyon kicsi, de ha ezt a rugalmassági határt az

    aprításkor kifejtett erőhatás meghaladja, az anyag kisebb darabokra hullik szét. Pl.

    üveg és számos kristály.

    - Szívós: rugalmasak, de maradó alakváltozásra kevéssé képesek. Pl. a gumi.

    - Képlékeny: erő hatására nem képesek (kismértékben képesek) rugalmas alakváltozást

    szenvedni, de képlékenységi fokuktól függő mértékben maradandó alakváltozást

    mutatnak. Pl. a kenőcsök, agyag.

  • Vegyipari műveletek I.

    47

    Aprítás

    Megváltozó anyagsajátosságok:

    - Elsődleges (primer) mechanokémiai folyamatok: a rendszer szabadenergiájának

    növekedését hozzák létre, növelik a reakcióképességet. (deformáció, aprózódás,

    melegedés, rácshibák keletkezése és elmozdulása)

    - Halmazsűrűség és -porozitás

    - Szemcseméret

    - Összenövési viszonyok

    - Fajlagos felület

    - Felületi sajátságok (felületi energia)

    - Belső szerkezet (amorfizáció)

    - Anyagi összetétel

    - Fűtőérték stb.

    - Másodlagos (szekunder) mechanokémiai folyamatok: mechanikai energiával aktivált

    spontán átalakulások, melyek a rendszer szabadenergiájának csökkenését idézik elő.

    (rekrisztallizáció, agglomerizáció)

  • Vegyipari műveletek I.

    48

    Fajlagos felület

    - Fajlagos felület: az adott anyag tömegegységre vonatkoztatott felülete.

    Jele: s, mértékegysége: [m2/kg]

    Meghatározza: elektromos és kapilláris jelenségek, kémiai reakcióképesség,

    nedvesedés, gázáteresztő-képesség, stb.

    - Gömbre és kockára:

    - Általános alakú testre:

    dd

    d

    V

    Fs

    g

    gg

    6

    6

    3

    2

    aa

    a

    V

    Fs

    k

    kk

    663

    2

    xs

    6

    - Heywood-faktor: φ, a szabályos gömb alaktól való

    eltérés mértéke.

    Kvarchomok (gömbölyded) 1,43

    Üvegőrlemény (kocka-téglatest) 1,90

    Szállópor 2,28

    Csillám (lemezes) 9,27

  • Vegyipari műveletek I.

    49

    Aprítás

    - Jellemzése: aprítási fokkal történik.

    - Az aprítás mértékét kifejező mértékegység nélküli szám.

    r = D/d=X/x

    ahol D; X az eredeti szemcseméret [mm]

    d; x az aprított szemcseméret [mm]

    vagy

    ahol X80 és x80 a feladásra kerülő anyag és a töret 80%-os

    szemcsemérete [mm] (F(x)-ről leolvasva)

    80

    8080r

    x

    X

    x80 [mm] r80

    durva aprítás 50 < x80 3 - 6

    közép aprítás 5 < x80 ≤ 50 4 – 10

    finom aprítás 0,5 < x80 ≤ 5 5 – 10

    őrlés 0,05 < x80 ≤ 0,5 10 – 15

    finom őrlés x80 ≤ 0,05 > 15

  • Vegyipari műveletek I.

    50

    Részecskeméretek

  • Vegyipari műveletek I.

    51

    Fajlagos aprítási munka

    - Keressük: az őrlőberendezés által az őrlésre fordított munka és az őrlendő anyag

    aprózódásának mértéke közti összefüggést.

    - Aprítási munka részei:

    - Rugalmas alakváltozási munka → kinetikus energia, hő

    - Felületi energia növelésére fordított munka

    - Friss törési felület struktúra változása

    - Makroszkopikus deformáció → hő

    - Aprítógép belső súrlódása (golyók, görgők, szemcsék és fal)

    - Aprítógép külső súrlódása (csapágy, hajtómű)

  • Vegyipari műveletek I.

    52

    Fajlagos aprítási munka

    Rittinger-féle felületi elmélet

    - az aprítási munka arányos a keletkező új felülettel. A térfogategységre vonatkozó

    fajlagos aprítási munka:

    𝑊𝑅 = 𝑐𝑅1

    𝑥2−

    1

    𝑥1

    ahol

    cR a Rittinger-féle állandó, ami a fajlagos felületi energiával arányos

    x2 és x1 a termék és a feladás szemcsemérete

    - Főleg a finomőrlés tartományában (x

  • Vegyipari műveletek I.

    53

    Fajlagos aprítási munka

    Kick-Kirpicsev térfogati elmélet

    - az aprítási munka arányos a test térfogatával (térfogati átlag szemcsenagysággal). A

    térfogategységre vonatkozó fajlagos aprítási munka:

    𝑊𝐾 = 𝑐𝐾𝑉

    𝑊𝐾 = 𝑐𝐾 𝑙𝑔1

    𝑥2− 𝑙𝑔

    1

    𝑥1

    ahol

    cK a Kirpicsev-Kick állandó

    V az aprítandó test térfogata

    x2 és x1 a termék és a feladás szemcsemérete

    - Főleg a durva aprítás tartományában (x>50 mm)

    - Mértékegysége: J/kg; kWh/t

  • Vegyipari műveletek I.

    54

    Fajlagos aprítási munka

    Bond-féle elmélet

    - A Rittinger-féle és a Kirpicsev-Kick elmélet által meghatározott fajlagos aprítási

    munka mértani közepe:

    𝑊𝐵 = 2 𝑊𝑅𝑊𝐾 = 𝑐𝐵𝑥2,5

    𝑊𝐵 = 𝑐𝐵1

    𝑥80,2−

    1

    𝑥80,1

    ahol

    cB a Bond-index

    x80,2 és x80,1 a termék és a feladás 80%-os szemcsemérete

    - Alkalmazási tartománya: 50 µm … 50 mm

    - Mértékegysége: J/kg; kWh/t

  • Vegyipari műveletek I.

    55

    Aprítás teljesítményszükséglete

    - Ha meghatároztuk a fajlagos munkaszükségletet → teljesítmény-szükséglet

    meghatározása:

    𝑃𝑎 = 𝑄 ∙ 𝑊

    ahol

    Pa az aprítógép teljesítménye [kW]

    Q a gép kapacitása [t/h]

    W a fajlagos munkaszükséglet [kWh/t]

    - A gépi teljesítmény függ: Pg=f(méret, anyagok mozgatása, belső súrlódás, …)

    - Közelítő számításoknál: 𝑃𝑎 ≈ 𝑃𝑔

  • Vegyipari műveletek I.

    56

    Aprító-törő gépek

  • Vegyipari műveletek I.

    57

    Aprító-törő gépek

    Pofástörő

    - Durva aprításra: ásványok, kőzetek (mészkő, dolomit, andezit, …)

    - Előtörésre a további műveletkehez

    - Aprítást végzi: álló és mozgó pofa (sík vagy domború felület – kisebb az eldugulás veszélye)

    - Anyaga: Cr, Mn-mal ötvözött acél

    - Aprítási fok: r=4-9

    - A termék/töret szemcseméretét meghatározza:

    résméret (R); 20-50 mm

    - Egyéb részek: excenter, hajtórúd, csuklós

    szerkezet/tolólapok

  • Pofástörő

    Vegyipari műveletek I.

    58

    Aprító-törő gépek

    H

    G

    s .. legszűkebb résméret

    l .. lökethossz, löketméret

    𝑙 = 0,06 ∙ 𝐺0,85

    𝑅 = 𝑠 + 𝑙 vagy 𝑅 =𝑥𝑚𝑎𝑥

    1,223

    G .. garat feladónyílás mérete, garatszélesség

    𝐺 = 1,2 ∙ 𝑥𝑚𝑎𝑥

    H .. törőtér magassága

    𝐻 ≈ 2𝐺

    VB .. Törőtér térfogata [m3]

    L .. Garathossz

    𝐿 = 1,5 ∙ 𝐺

    α .. törőszög, 18-24°

    𝑡𝑔 𝜑 =𝐺 − 𝑅

    𝐻

    Kapacitás: 𝑄 = 850 ∙ 𝑅 ∙ 𝐿; [t/h, m3/h]

    Szilárd anyag térfogata a törőtérben: 𝑉𝐵 = 𝐿 𝐺 + 𝑅 ∙𝐻

    2

    Aprítandó anyag térfogata löketenként: 𝑉𝑆 = 1 − 𝜀 ∙ 𝑉𝐵

    Törési munka: 𝑊 =𝜎2

    2𝐸∙ 𝑉𝑆∙ 𝑘; 𝑘 = 0,8

    Törőrerő: 𝐹 =𝑊

    𝑙

  • Vegyipari műveletek I.

    59

    Aprító-törő gépek

    Kalapácsos törő

    - Vegyiparban ritkán alkalmazzák

    - Középaprítás

    - Tangenciális, radiális vagy axiális beömlés

    - Részei: rotor, kalapács alakú ütőelemek (3, 4, 6 db) (tengelyre felfűzött, szabadon lengő)

    - Cserélhető szitarács a garaton: a töltet szemcseméretét osztályozza

    - A szemek a nagy sebességgel forgó kalapácsokhoz (60-

    130 m/s), majd törőfelülethez, végül a rostafelülethez

    ütközve aprózódnak fel.

    - Az aprózódás mértékét a rosták lyukátmérője határozza

    meg (leggyakrabban a 3-6 mm-es)

    - Nyirkos anyag nem adható fel

    - Vízszintes vagy függőleges elrendezés

  • Vegyipari műveletek I.

    60

    Aprító-törő gépek

    Hengertörő, hengerszék

    - Sima vagy fogazott felületű, párhuzamos tengelyű hengerek

    - Közép- és finomaprításra

    - Hengerátmérő: általában 𝐷 ≥ 27 𝑑0 − 𝑑𝑡

    - Anyagbehúzás feltétele: 𝑡𝑔𝛼 ≤ 𝜇

    cos 𝛼 =𝐷

    2+

    𝑑𝑡2

    𝐷

    2+

    𝑑02

  • Vegyipari műveletek I.

    61

    Aprító-törő gépek

    Golyósmalom

    - Őrlési művelet

    - Őrlőtestek: acélgolyók, kerámia (15-100 mm, gömb, hengeres vagy rúdszerű), a malom kb. 20-30%-

    át foglalják el

    - Malom bélése: kerámia, üveg, acél, gumi

    - Alkalmazása: vegyipar, cementgyártás, ásványelőkészítés

    Keverő golyósmalom

    - Őrlés + keverés

    - Keverőtengely + keverőtárcsák

    - Őrlőtesttel való töltési fok: 70-80%

    - Száraz és nedves üzem

    - Fűtő-hűtő köpenyek

    Rezgőmalom: a tartályokat sajátfrekvencia-közeli állapotban kell rezgetni

    Gyöngymalom

  • Vegyipari műveletek I.

    62

    Aprító-törő gépek

    Rotoros nyíró-aprító gép (shredder)

    - Ipari hulladékok darálásrára, fa, műanyag, gumi, stb.

    - Egytengelyes („kos” szorítja az anyagot a tárcsához), többtengelyes

    - Kapacitás: 30 kg/h – 10-30 t/h

    - Egytengelyes esetén: a rotorok alatt rosta (a megfelelő méretű anyagot engedi távozni).

  • Vegyipari műveletek I.

    63

    Aprító-törő gépek

    Görgő járat

    Kolloidmalom

    Kúpos törő

  • Vegyipari műveletek I.

    65

    4. Előadás

    Fluidizáció

  • Vegyipari műveletek I.

    66

    - Folyadéksúrlódás definíciója (Newton): ha egy áramlásban az áramvonalak

    párhuzamosak és az áramvonalak között sebességkülönbség van, akkor az

    áramvonalakkal párhuzamos síkokban csúsztató- (nyíró) feszültség keletkezik.

    - A fluidumnak azt a tulajdonságát, hogy ellenállást tanúsít a részecskék egymás közötti

    relatív elmozdulása során keletkezett erőhatásokkal szemben, viszkozitásnak

    nevezzük.

    Fluidumok jellemzői

    - Newtoni súrlódási törvény: A fluidum

    áramlása során a rétegek között keletkező

    belső súrlódási feszültség

    (csúsztatófeszültség) egyenesen arányos a

    sebességgradienssel:

    𝜏 = −𝜂𝑑𝑣𝑥𝑑𝑧

    ahol 𝜏 a csúsztatófeszültég, 𝜂 a dinamikai

    viszkozitás,𝑑𝑣𝑥

    𝑑𝑧a sebesség- grandiens 𝑧

    komponense.

  • Vegyipari műveletek I.

    67

    - Newtoni folyadékok: azok a folyadékok, amelyek a Newtoni súrlódási törvénynek

    engedelmeskednek. Ezek viszkozitása csak a hőmérséklettől függ.

    - A dinamikai viszkozitás SI mértékegysége Ns/m2 vagy Pas. A gyakorlatban használatos

    egység még a poise (jele P), amelyet J. Poiseuille (1799-1865) francia tudós tiszteletére

    neveztek el. Kisebb viszkozitású folyadékoknál a poise századrészét használjuk:

    1𝑃 = 10−1𝑃𝑎𝑠 1𝑐𝑃 = 10−2𝑃 = 10−3𝑃𝑎𝑠

    - A kinematikai viszkozitást (𝜈) kapjuk, ha a dinamikai viszkozitást osztjuk a sűrűséggel.Mértékegysége SI rendszerben m2/s.

    𝜈 =𝜂

    𝜌

    - A használatos még a stokes (St) mértékegység, amelyet J. Stokes (1819-1903) angol

    tudós tiszteletére neveztek el, a gyakorlatban azonban ennek századrészét használjuk:

    1𝑆𝑡 = 10−4𝑚2

    𝑠1𝑐𝑆𝑡 = 10−6

    𝑚2

    𝑠

    Fluidumok jellemzői

  • Vegyipari műveletek I.

    68

    - A vegyiparban feldolgozásra kerülő anyagok jelentős része nem newtoni folyadék,

    amelyekre a Newtoni súrlódási törvény nem lineáris.

    - A struktúrviszkózus anyagok látszólagos viszkozitása az egyik esetben növekszik a

    másik esetben csökken. A legtöbb ilyen anomális folyadék viszkozitása az Ostwald-féle

    modellel jól közelíthető:

    𝜏 = 𝐵𝑑𝑣𝑥𝑑𝑧

    𝑚

    Az összefüggésben szereplő 𝑚 értéke anyagonként változó állandó.

    - A pszeudoplasztikus fluidumok (m1) mechanikai igénybevétel hatására szilárdulnak. Nagy

    mennyiségű szilárd szuszpenziót tartalmazó folyadékok tartoznak ide, pl. tömény

    iszapok, tengerparti homok.

    Fluidumok jellemzői

  • Vegyipari műveletek I.

    69

    - A plasztikus anyagoknak, az ún. Bingham-fluidumoknak olyan szerkezetük van, hogy

    az alakváltozás ill. áramlás csak egy meghatározott nyírófeszültség (𝜏0=a folyási határ)túllépése esetén következik be:

    𝜏 − 𝜏0 = 𝐵𝑑𝑣𝑥𝑑𝑧

    Pl: a fogkrémek, paszták, sűrű szuszpenziók, zagyok.

    - Tixotróp fluidumok: a látszólagos viszkozitás itt már nem csak a sebességgradienstől

    hanem a nyírás időtartamától is függ. A mechanikus behatásra (rázás, keverés)

    elfolyósodnak, a feszültség megszűnése után azonban a folyadék szerkezete

    fokozatosan helyreáll és a folyás megszűnik. Pl. sok festékfajta, majonéz, kefir, vaj,

    egyéb tejtermékek.

    - Rheopektikus fluidumok: viselkedésük ellentétes a tixotróp folyadékokkal; olyan

    anyagok, amelyeknek a folyékonysága a mechanikus igénybevétel hatására gyorsabban

    csökken. Jellemző képviselői a habok.

    - Maxwelli fluidumok: Szilárd testhez hasonló folyadékok, rugalmas és viszkózus

    tulajdonságokkal egyaránt rendelkeznek. Ide tartoznak a szívós, rugalmas folyadékok,

    pl. a tészták, bitumenek, műgyanták.

    Fluidumok jellemzői

  • Vegyipari műveletek I.

    70

    Folyási görbék

    Fluidumok jellemzői

    Deformációs időL

    áts

    zóla

    gos

    vis

    zk

    ozit

    ás

  • Vegyipari műveletek I.

    71

    Szilárd test mozgása fluidumban

    - Diszperz, heterogén rendszerekkel kapcsolatban

    - Kapcsolódó műveletek:

    - Ülepítés: szennyvíztisztítás, cukorgyártás, gyógyszeripar, papírgyártás

    - Fluidizáció: tüzeléstechnika, különböző csomagolóüzemek

    - Porleválasztás: füstgáz-tisztítás, légtisztítás, koromgyártás

  • Vegyipari műveletek I.

    72

    Szilárd test mozgása fluidumban

    - A test (szemcse) fluidumban való mozgásakor létrejövő ellenállások főként az áramlás

    módjától és a test alakjától függenek.

    - Lamináris áramlás során a testet folyadék-határréteg veszi körül és az áramlás

    egyenletesen beborítja. Csak súrlódási ellenállás van!

    - Turbulens jellegű áramlásoknál egyre

    nagyobb jelentőségűek a tehetetlenségi

    erők. A határréteg leválik, örvények

    képződnek.

    - Kellően nagy Re-számok esetén az elülső

    torlóellenállás (közegellenállás) szerepe

    válik döntővé, amelyhez képest a súrlódási

    ellenállások elhanyagolhatók.

  • Vegyipari műveletek I.

    73

    Szilárd test mozgása fluidumban

    Dimenziómentes hasonlósági kritériumok:

    tehetetlenségi erő

    belső súrlódási erő=

    𝑣𝐿𝜌

    𝜂= 𝐑𝐞 (Reynolds − szám)

    nyomóerő

    tehetetlenségi erő=

    𝑝

    𝜌𝑣2= 𝐄𝐮 (Euler − szám)

    tehetetlenségi erő

    nehézségi erő=

    𝑣2

    𝑔𝐿= 𝐅𝐫 (Froude − szám)

    ↓↓↓

    Egyenlőségük esetén hidrodinamikai hasonlóság áll fenn

  • Vegyipari műveletek I.

    74

    • Közegellenállási erő: 𝐹𝑒 = 𝐶𝐷𝐴1

    2𝜌𝑣2

    ahol 𝐶𝐷 a közegellenállási tényező,

    𝐴 a mozgás irányára vett merőleges (normál) felülete

    • Az egyenletet átalakítva kapjuk a közegellenállási tényezőre:

    ൗ𝐹𝑒 𝐴𝜌𝑣2

    =Δ𝑝

    𝜌𝑣2= 𝐄𝐮 =

    1

    2𝐶𝐷

    • Kísérleti adatokból nyert függvénynél három különböző áramlási tartományt tudunk

    megkülönböztetni:

    • Lamináris (Re

  • Vegyipari műveletek I.

    75

    Szilárd test mozgása fluidumban

    Ha Re = 4∙105 A CD(=0,075) görbe hirtelen lecsökken; Rittinger-árok, ekkor a gömb

    homlokfelületén a lamináris határréteg turbulensre vált.

    Pl. : golflabda

  • Vegyipari műveletek I.

    76

    • Egy szemcsére ható mozgatóerő: (gravitációs erő – felhajtóerő)

    𝐹𝑚 =𝑑3𝜋

    6𝑔 𝜌𝑠 − 𝜌

    • Stacioner állapotban a gravitációs erő egyenlővé válik közegellenállási erővel, a

    részecskék elérik az ülepedési határsebességüket:

    𝐶𝐷𝑑2𝜋

    4

    𝜌𝑣02

    2=

    𝑑3𝜋

    6𝑔 𝜌𝑠 − 𝜌

    • Lamináris tartományban 𝐶𝐷 =24

    𝐑𝐞az ülepedési határsebesség:

    𝑣0 =𝑑2𝑔 𝜌𝑠 − 𝜌

    18𝜂

    Ez az ún. Stokes-féle ülepedési törvény.

    • Általánosan a stac. esés sebességképlete:

    𝑣0 =4

    3

    1

    𝐶𝐷

    𝜌𝑠 − 𝜌

    𝜌𝑑𝑔

    Szilárd test mozgása fluidumban

  • Vegyipari műveletek I.

    77

    Szemcsés szilárd anyagon keresztüli fluidum-átáramlás állapotai:

    - Kis sebességeknél: kis nyomásesés az ágyon; a szemcsék a helyükön maradnak, a gáz a

    köztük lévő hézagokban áramlik. Álló ágy.

    - A sebesség növelésével az ágy folyamatosan kitágul, a nyomásesés nő.

    Fluidumok áramlása szemcsés rétegeken keresztül

    - Adott sebesség (minimális fluidizációs

    sebesség), mikor a nyomásesés egyenlő az

    ágy egységnyi keresztmetszetére

    vonatkoztatott súlyával: fluid állapot. A

    szemcsék minden irányban szabadon

    mozoghatnak, a rendszer nagyviszkozitású

    folyadékként viselkedik. Ameddig a

    gázáram nem ragad el szemcséket, sűrű

    fázisú fluidizációról beszélünk. Stabil

    állapot.

  • Vegyipari műveletek I.

    78

    Szemcsés szilárd anyagon keresztüli fluidum-átáramlás állapotai:

    - A gáz sebességének jelentős növelésével az ágy erősen fellazul, a szemcsék kilépnek a

    gázárammal és az ágy felett egy híg fázist alkotnak. (Nagyobb szemcsék = alsóbb, sűrű

    fázis) Kétfázisú fluidizáció, instabil állapot.

    - A híg fázisból további sebességnöveléssel egy felső határsebesség után pneumatikus

    szállításról beszélünk.

    Fluidumok áramlása szemcsés rétegeken keresztül

  • Vegyipari műveletek I.

    79

    Leva módszere:

    - Egyenes üres csőben (l hossz, D átmérő, kör keresztmetszet) történő nyomásesés

    számítása alapján (Fanning-egyenlet):

    Δ𝑝 =𝜌

    2𝑤2

    𝑙

    𝐷𝑓

    - Ha a cső nem kör keresztmetszetű, egyenértékű csőátmérővel számolunk:

    𝐷𝑒 =4𝐴

    𝐾

    - A gáz az álló ágy csatornáiban a szemcsék között áramlik: a csatornák átmérője

    változó, ezért hidraulikai sugárral számolunk:

    𝑅𝐻 =ℎé𝑧𝑎𝑔𝑜𝑘 𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠 𝑡é𝑟𝑓𝑜𝑔𝑎𝑡𝑎

    𝑠𝑧𝑒𝑚𝑐𝑠é𝑘 𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠 𝑓𝑒𝑙ü𝑙𝑒𝑡𝑒=

    𝑉𝑝ó𝑟𝑢𝑠𝑜𝑘

    𝐴𝑠𝑧𝑒𝑚𝑐𝑠é𝑘…

    - Egységnyi magasságú töltet nyomásesése lamináris áramlás esetén:

    Δ𝑝

    𝑙= 𝐶

    1−𝜀 2

    𝜀3∙

    η

    𝐷𝑒2Ψ2

    𝑤 (Δ𝑝 ≈ 𝐴η𝑤) 𝜀 =𝑉𝑝ó𝑟𝑢𝑠

    𝑉𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠

    - Turbulens áramlás esetén:

    Δ𝑝

    𝑙= 2

    1−𝜀

    𝜀3∙

    𝜌

    𝐷𝑒Ψ𝑤2 (Δ𝑝 ≈ 𝐵𝜌𝑤2)

    Fluidumok áramlása szemcsés rétegeken keresztül

    Vegyipari műveletek I.

  • Vegyipari műveletek I.

    80

    Ergun módszere:

    - A lamináris és turbulens áramlásra vonatkozó nyomásveszteséget egy két tagból álló

    képlet segítségével foglalja össze:

    Δ𝑝

    𝑙= 𝑘1

    1 − 𝜀 2

    𝜀3∙

    η

    𝑑2𝑤 + 𝑘2

    1 − 𝜀

    𝜀3∙

    𝜌

    𝑑𝑤2

    Viszkózus energiaveszteség + kinetikus energiaveszteség

    (lamináris tartományban döntő + turbulens tartományban uralkodó)

    Fluidumok áramlása szemcsés rétegeken keresztül

    - A nyomásesés jelentősen függ a töltet hézagtérfogatától

    (porozitásától). Ezt a készülék fala is módosíthatja.

  • A nyomásesési diagram szakaszai és nevezetes pontjai:

    - A pontig: Leva-képlet (lam.), Ergun-képlet első fele értelmében a nyomásesés a sebességgel

    arányosan nő.

    - A-B közt: leva-képlet (turb.) Ergun-képlet második fele értelmében a nyomásesés a sebességgel

    négyzetesen arányos.

    - B pont: a részecskék fellazulnak, egyre intenzívebb mozgás.

    - C pont: maximális ellenállás értéke.

    - D pont: a részecskék rendeződnek, így kissé lecsökken az ellenállás. A fluidizáció kezdőpontja.

    - D-E közt: a részecskék elválnak egymástól, és önállóan lebegnek. Fluidizáció. A sebességet tovább

    növelve dugóhatás folytán kialakuló mozgás (emelkedés, visszaesés).

    - E pont: megkezdődik a kihordás.

    81

    Fluidumok áramlása szemcsés rétegeken keresztül

    Δp Ágy nyomásesése

    L0 Hézagmentes töltetmagasság

    v0 Gázsebesség

  • Vegyipari műveletek I.

    82

    Buborékképződés:

    - A gáz buborék formájában halad át a rétegen

    (0,1 … 1 mm)

    - A buborékok a felszínre érve szétpattannak

    - Nagy gázsebességek vagy nagy szemcseméret

    esetén

    - Szabályos gázelosztással vagy a gázsebesség

    csökkentésével kiküszöbölhető

    Dugós áramlás:

    - A buborékok annyira megnőnek, hogy az egész

    keresztmetszetet kitöltik

    - A gáz a szemcsés réteget, mint dugattyút tolja

    maga előtt (d=1 … 3 mm)

    Fluidizációs rendellenességek

    - A dugattyúréteg a szemcsék és a fal közti súrlódás hatására szétesik

    - Vékony csövekben → készülékátmérő növelésével kiküszöbölhető

  • Vegyipari műveletek I.

    83

    Csatornaképződés:

    - Összetapadásra hajlamos és kisméretű (≈10µm) részecskék, vagy alacsony

    rétegmagasság (1,4 cm) esetén

    - A sebességet növelve sem alakul ki fluid állapot

    - Ha a rétegmagasság alacsony, a csatornaképződés a magasság növelésével

    megszüntethető

    - Nedves anyag esetén száraz anyaggal keverendő

    Fluidizációs rendellenességek

  • Vegyipari műveletek I.

    84

    - Előnyök:

    - intenzív mozgás, erőteljes keveredés (hőmérséklet, koncentráció állandó),

    - nagy hővezetési, anyagátadási tényező,

    - nagyobb anyag- és hőátadási felületek,

    - szakaszos üzem folyamatossá tehető,

    - kis hidraulikus ellenállás,

    - …..

    - Hátrányok:

    - nehéz ellenáramot megvalósítani,

    - korrózió, erózió a berendezésekben,

    - eltérő tartózkodási idő,

    - anyag rétegződése,

    - aprózódás, portalanító berendezés szükséges,

    - dielektromos anyag statikus töltődése, robbanásveszély

    Fluidizáció előnyei és hátrányai

  • Vegyipari műveletek I.

    85

    Fúvókák, gázelosztók

  • Vegyipari műveletek I.

    86

    Fluidizációs készülékek

    Gyógyszergyári fluidszárító Többkamrás fluidszárító

    1 gázbelépés

    2 gázkilépés

    3 szárítandó anyag

    4 szárított anyag

  • Vegyipari műveletek I.

    87

    Fluidizációs készülékek

    Fluidágyas gázmosó Fluidizációs szárító

    1 gázbelépés

    2 gázkilépés

    3 szárítandó anyag

    4 szárított anyag

  • Vegyipari műveletek I.

    88

    Fluidizációs készülékek

    Inertgázos fluidizációs szárító kör

  • Vegyipari műveletek I.

    89

    5. Előadás

    Szűrés

  • Vegyipari műveletek I.

    90

    - Folyadék-szilárd (szuszpenziók) vagy gáz-szilárd (poros gáz) rendszerek

    szétválasztására szolgáló művelet, mely során a fluidumból a szilárd szemcséket a

    szűrőközeg segítségével kiválasztjuk.

    - A szűrőn átfolyó folyadékot szűrletnek, a szűrőn fennmaradó anyagot iszaplepénynek

    nevezzük.

    1. mélységi szűrés: a kapillárisoknál kisebb méretű szemcsék a közeg belsejében

    leválnak (iránytörés, keresztmetszet-változás); a továbbiakban szűrőközegként

    viselkednek;

    2. felületi szűrés: csak a szűrőközeg felülete végez szeparációt

    - Hajtóerő: nyomáskülönbség (gravitáció, szivattyú, vákuumszivattyú)

    Szűrés

  • Vegyipari műveletek I.

    91

    - Szűrőközegeknek nevezzük azokat az anyagokat, amelyek a rajtuk keresztül

    átáramló fluidumokból leválasztják a pórusméretüknél nagyobb (néhány esetben a

    kisebbeket is!) méretű részecskéket.

    - Leggyakoribb szűrőközegek: Rácsok, Szemcsés anyagok, Szűrőszövetek,

    Szűrőpapírok, Szűrőlapok, Porózus testek, Membránok

    Szűrőközeg

  • Vegyipari műveletek I.

    92

    - Szűrési segédanyagok: összenyomható iszapot eredményező anyagok szűrésénél, vagy

    kisebb részecskék leválasztása érdekében. Pl.: kovaföld (elhalt kovamoszat-

    maradványok, tű alak), cellulózrostos pépek, diatomaföld (diatomák vázának

    maradványa)

    - Szűrőszövetek:

    Szűrőközeg

    Vászon Sávoly Atlasz

    folyadék áteresztés rossz közepes jó

    szemcse visszatartó képesség jó közepes rossz

    iszaplepény eltávolíthatóság nehéz közepes könnyű

    iszaplepény maradó nedvessége nagy közepes kicsi

    eltömődési hajlam nagy közepes kicsi

  • Vegyipari műveletek I.

    93

    Szűrési fázisok segédanyag esetén

  • Vegyipari műveletek I.

    94

    - A folyadék a szemcsék közti üres térben áramlik, ezt a kapillárisok geometriája befolyásolja.

    - A szűrlet átáramlásához legyőzendő ellenállások: Δ𝑝 = Δ𝑝𝑙 + Δ𝑝𝑚- szűrőberendezés vezetékei és szerelvényei: Δpsz- szűrőközeg ellenállása: (összevonjuk az előbbivel) Δ𝑝𝑚 = Δ𝑝𝑘 + Δ𝑝𝑠𝑧- iszaplepény ellenállása: Δpl

    Lepényellenállás

    - Egységnyi felületen, egységnyi idő alatt átáramló szűrletmennyiség: 𝑣 =1

    𝐴

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    - Darcy-féle egyenlet: (homokra, a kd a homokra jellemző áteresztő-képesség [m2])

    𝑣 =𝑄𝑘𝐴

    = 𝑘𝑑Δ𝑝

    𝑙𝜂

    - Az előzőek egyenlőségéből az iszaplepény nyomásesése: Δ𝑝𝑙=𝜂

    𝐴

    𝑙

    𝑘𝑑

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    - Helyettesítés:𝑙

    𝑘𝑑=

    𝛼𝑐𝑉

    𝐴

    ahol α a fajlagos lepényellenállás [m/kg],

    c az egységnyi térfogatból felhalmozódó részecskék tömege [kg/m3].

    - Így az iszaplepényen eső nyomásveszteség: Δ𝑝𝑙=𝜂

    𝐴

    𝛼𝑐𝑉

    𝐴

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    A szűrés elmélete

  • Vegyipari műveletek I.

    95

    Szűrőközeg ellenállása

    - A szerelvények ellenállásával összevonva: Rm- Egységnyi felületen, egységnyi idő alatt átáramló szűrletmennyiség: 𝑣 =

    1

    𝐴

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    - Darcy-féle egyenlet a közeg ellenállására vonatkozóan: 𝑣 =𝑄𝑘

    𝐴=

    Δ𝑝

    𝑅𝑚𝜂

    - Az előzőek egyenlőségéből a szűrőközeg nyomásesése: Δ𝑝𝑚=𝜂

    𝐴𝑅𝑚

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    A teljes nyomásesés

    Δ𝑝 =𝜂

    𝐴

    𝛼𝑐𝑉

    𝐴+ 𝑅𝑚

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    - Átrendezve: Carman-féle szűrőegyenlet: (akkor igaz, ha az iszaplepényt összenyomhatatlannak

    feltételezzük)

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡=

    Δ𝑝𝐴

    𝜂𝛼𝑐𝑉

    𝐴+ 𝑅𝑚

    A szűrés elmélete

  • Vegyipari műveletek I.

    96

    A teljes nyomásesés

    Δ𝑝 =𝜂

    𝐴

    𝛼𝑐𝑉

    𝐴+ 𝑅𝑚

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡

    - Átrendezve: Carman-féle szűrőegyenlet: (akkor igaz, ha az iszaplepényt összenyomhatatlannak

    feltételezzük)𝑑𝑉

    𝑑𝑡=

    Δ𝑝𝐴

    𝜂𝛼𝑐𝑉

    𝐴+ 𝑅𝑚

    A szűrés elmélete

    1. Megoldás állandó nyomáskülönbség esetén:

    - A szűrést állandó nyomáson elvégezve integrálható az egyenlet: (az

    iszaplepényt összenyomhatatlannak feltételezzük!)

    0

    𝑡

    𝑑𝑡 =𝜂

    𝐴Δ𝑝

    𝛼𝑐

    𝐴න

    0

    𝑉

    𝑉𝑑𝑉 + 𝑅𝑚 න

    0

    𝑉

    𝑑𝑉

    𝑡 =𝜂

    Δ𝑝

    𝛼𝑐

    2

    𝑉

    𝐴

    2+ 𝑅𝑚

    𝑉

    𝐴vagy

    𝑡

    𝑉=

    𝛼𝑎𝑐

    2Δ𝑝𝐴2𝑉 +

    𝜂𝑅𝑚

    Δ𝑝𝐴vagy

    𝑡

    𝑉= 𝑎𝑉 + 𝑏

    ahol a szűrési állandók: 𝑎 =𝜂∙𝛼∙𝑐

    2∙Δ𝑝∙𝐴2; 𝑏 = 𝑅𝑚 ∙

    𝜂

    Δ𝑝∙𝐴

  • Vegyipari műveletek I.

    97

    A teljes nyomásesés𝑑𝑉

    𝑑𝑡=

    Δ𝑝𝐴

    𝜂𝛼𝑐𝑉

    𝐴+ 𝑅𝑚

    2. Megoldás állandó sebesség esetén:

    - Állandó sebességű szűrés esetén:𝑑𝑉

    𝑑𝑡= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =

    𝑉

    𝑡

    - Behelyettesítve a Carman-féle szűrőegyenletbe:1

    𝐴

    𝑑𝑉

    𝑑𝑡=

    Δ𝑝

    η 𝛼𝑐𝑉

    𝐴+𝑅𝑚

    Δ𝑝 =η𝛼𝑐𝑉

    𝐴2𝑡𝑉 +

    η𝑉𝑅𝑚𝐴𝑡

    Δ𝑝 = 𝑎′𝑉 + 𝑏′- Szintén lineáris összefüggéshez jutunk

    Összenyomható iszapok

    - A lepény fajlagos ellenállása (Carman-Kozeny összefüggés): 𝛼 =𝑘1 1−𝜀

    2𝑓𝑓𝑎𝑗𝑙2

    𝜀3

    - Összenyomható esetben a porozitás a helytől függően és az idő függvényében is változik. (A

    szűrőlepény porozitása a szűrőközegtől távolodva növekszik): 𝜀𝑥 = 𝜀0𝑝𝑠−𝜆 (λ=0-0,05)

    A szűrés elmélete

  • Vegyipari műveletek I.

    98

    Mélységi szűrés

    - Pl.: ivóvíz-előkészítés, kolloid méretű szennyezők eltávolítása, cigaretta füstszűrője, stb. →

    mélységi szűrők (szemcsés anyaggal töltött oszlopok, szálas szerkezetek)

    - A szűrőközeg részecskéi között kialakuló csatornák mérete legtöbbször meghaladja az

    eltávolítandó részecskék méretét

    - Töltet: általában több rétegű, benne felülről lefelé csökkenő nagyságú, növekvő sűrűségű

    rétegekben (antracit, homok, kőzúzalék, kavics)

    - A leválasztott részecskék a szűrőközeg belsejében rakódnak le.

    - A szűrőközeg általában szemcsés anyag, a folyadék szilárd anyag tartalma általában kicsi (

  • Vegyipari műveletek I.

    99

    Mélységi szűrés

    - Nyitott homokszűrő működési elve

    A szűrés elmélete

    1. Vízelosztó csatorna

    2. Tiszta szűrő feletti

    minimális vízszint

    3. Eltömődött szűrő

    feletti maximális

    vízszint

    4. Szűrőréteg

    5. Szűrőgyertya

    6. Szűrtvíz-állványcső

    7. Öblítőzagy-elvezető

    vályú

    8. Öblítővíz

    9. Öblítőlevegő

    10. Leürítés

    11. Rendelkezésre álló

    nyomásveszteség

  • Vegyipari műveletek I.

    100

    Folyadékszita

    - Csővezetékbe iktatható

    - Durva, felületi szűrésre.

    - A nyílásaiknál nagyobb szemcséket tartják vissza.

    - Szűrőközeg: lyukasztott lemez, durva rács v. fémszövet

    - Alkalmazás: folyadéktartályokban, technológiai

    csővezetékekben

    - A kiszűrt anyag a szitakosárba kerül.

    Szűrőberendezések

    1. Szitakosár2. Fedél

  • Vegyipari műveletek I.

    101

    Szűrőprések, keretes szűrőprés

    - Több párhuzamosan kapcsolt szűrőelemből áll, szakaszos működés. A szűrendő

    folyadékot az elemek közé nyomják.

    - Nagyobb iszapűrtartalom, hosszabb élettartam, könnyebb cserélhetőség! Az iszaptér

    kialakítása kerettel történik. Iszap kimosása: egyenáramú mosással vagy egyen-, és

    ellenáram kombinációval, szétszereléssel.

    Szűrőberendezések

    1. álló rész

    2. mozgó fejrész

    3. szűrőlap

    4. mosólap

    5. keret

    6. szűrőkendő

    7. iszaplepény

    8. szűrletkifolyás

    9. szuszpenzió betáplálás

    10. mosófolyadék bevezetése

    11. mosófolyadék elvezetése

  • Vegyipari műveletek I.

    102

    Szűrőprések, keretes szűrőprés

    Szűrőberendezések

  • Vegyipari műveletek I.

    103

    Gyertyás szűrő

    - Nyomószűrő

    - Csőkötegszerű cső alakú szűrőelemek = szűrőgyertyák (anyaguk: lyukacsos kerámia,

    fémszita, műanyag, textília, lyukacsos zsugorított fém, L=1m)

    - A szűrés kívülről befelé történik.

    - A szűrlet a csőkötegfal és az edényfenék közötti térben gyűlik össze.

    Szűrőberendezések

    1. Szűrőgyertyák

    2. folyadék bevezetése

    3. iszapeltávolítás

    (ellenáramú

    öblítéssel/levegőnyomással)

    4. szűrlet elvezetése

  • Vegyipari műveletek I.

    104

    Gyertyás szűrő

    Szűrőberendezések

  • Vegyipari műveletek I.

    105

    Belső szűrésű vákuumszűrő

    - Forgódobos szűrő

    - Vízszintes tengelyű fekvő henger. Gyorsan ülepedő nagyobb szemcséket tartalmazó

    folyadékok szűrésére. Az iszapkihordás nem valósítható meg a szűrődobban!

    Szűrőberendezések

    1. dob

    2. cellák

    3. alátámasztó görgők

    4. szűrendő anyag bevezetése

    5. szállítócsiga

  • Vegyipari műveletek I.

    106

    Dobszűrő

    Szűrőberendezések

    1. Szűrődob

    2. Vályú

    3. Elosztófej

    4. Iszapleszedő kés

    5. Szívócsatlakozás

    6. Sűrített levegő csatlakozás

    7. Szuszpenzió bevezetése

    8. Túlfolyó

  • Vegyipari műveletek I.

    107

    Dobszűrő

    Szűrőberendezések

    https://www.youtube.com/watch?v=v-GIfMcQ_nw

  • Vegyipari műveletek I.

    108

    Szívótömlős szűrő

    - Szűrőelemek: hengeres, felül zárt szövettömlők; zárt házban.

    - Poros gáz: alul, a tömlők nyitott száján át, a por a tömlő belső felületén válik ki

    - Tisztított gáz: gyűjtőcsatornán át

    - Tisztítása: felső pillangószelep elzárása + tisztítólevegő felülről, közben leállítják a

    szerkezetet (több szerkezet párhuzamosan kötve, így nem jelent gondot)

    - Nagyon jó hatékonyság

    Szűrőberendezések

  • Vegyipari műveletek I.

    109

    Szívótömlős szűrő

    Szűrőberendezések

  • Vegyipari műveletek I.

    110

    Zsákos tömlős szűrő

    - A poros levegő a tömlők külsejétől a belseje felé áramlik

    → merevítő rácsozat

    - Tisztítása: pulzáló tisztítólevegő, üzem közben, leállás

    nincs

    - Gyapjú, műszál, üvegszál

    - Élelmiszeripar (mikroorganizmusoknak ellenáll)

    - Műszál, üvegszál: jó mechanikai tulajdonságok,

    kopásálló, kevéssé nedvszívó

    - Kevésbé jó tisztítási hatékonyság

    - Nagyon meleg gázok: üvegszálas tömlők (max. 250-

    300°C-ig)

    Szűrőberendezések

  • Vegyipari műveletek I.

    111

    6. Előadás

    Gáz-szilárd rendszerek szétválasztása

  • Vegyipari műveletek I.

    112

    - Gáz-szilárd (poros gáz) rendszerek szétválasztására szolgáló művelet, mely során a

    gázból a szilárd szemcséket kiválasztjuk.

    - Cél: Por eltávolítása füstgázokból, portartalmú véggázokból, levegőből →

    környezetvédelem (füstgáztisztítás, szállópor, üzemek levegőjének tisztán tartása),

    értékes termékek por alakban (pl. őrlés, porlasztva szárítás, pneumatikus szállítás,

    koromgyártás, stb.)

    - Módjai:

    - Nedves: gázmosók

    - Száraz: ülepítők, ciklonok, porszűrők, elektrosztatikus leválasztók

    (Porrobbanások kockázata!)

    - Porterhelés: a gáz/levegő egységnyi térfogatában található por mennyisége. Jele: r;

    [μg/m3 , g/m3 , mg/m3]

    - Szálló por egészségügyi határérték:

    50 μg/m3 (PM10), 150 μg/m3 (PM2,5)

    - Vörösiszap-katasztrófa: 2010. 10. 4.

    - 2011. 02. 03 – 02. 09 közt Devecseren: 67,6-108 μg/m3

    Porleválasztás

    Szabadban ~ 0,04 – 0,08

    mg/m3

    Városban ~ 0,1 mg/m3

    Ipartelepen ~ 0,3 mg/m3

    Poros

    üzemrészekben

    ~ 0,45 mg/m3

  • Vegyipari műveletek I.

    113

    Leválasztó készülékek típusai:

    - Gravitációs elven működő: porkamrák, Howard-féle porkamrák, ütközéses

    porleválasztók, zsákos szűrő, tömlős szűrő

    - Centrifugális elven működő: ciklonok, multiciklonok, Venturi-mosók

    - Elektromos térerőt kihasználó: elektrofilterek

    Portalanítás hatásossága:

    - Abszolút portalanítási fok: a teljes leválasztott pormennyiség és a nyersgáz

    pormennyiségének aránya.

    - Relatív portalanítási fok: valamely szemcseméret-frakció teljes mennyiségéből hány

    százalékot választ le a berendezés.

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    114

    - Határszemcse: az a legkisebb méretű szemcse, amelynél nagyobbat a porleválasztó

    készülék 100%-ban leválaszt (gyakorlatban 99,5%-ban)

    - Fontos üzemi jellemző: a belépés és a kilépés közötti nyomáskülönbség (ellenállás)

    Porleválasztás

    Porleválasztó Határszemcse (μm)

    Porkamrák 100 - 200

    Multiciklonok 5 - 10

    Elektrosztatikus leválasztók 0,5 - 5

    Ultraszűrők ~ 2

    HEPA szűrők

  • Vegyipari műveletek I.

    115

    Porszűrők

    - Megfelelő szűrőanyagból készített tömlőn átvezetve a gáz jól tisztítható. A por a

    szűrőszövet belső felületén felgyülemlik, a tisztított gáz a szövet kis nyílásain át

    távozik.

    - Pl. porszívó, autók légszűrői, pollenszűrői

    - Leválasztási hatásfok (abszolút portalanítási fok): ≈99%

    - Határszemcse: ≈0,5μm

    - Ismétlés:

    - Felületi szűrés: a leválasztott részecskék a szűrőközeg felületén gyűlnek össze és

    a továbbiakban szűrőközegként viselkednek.

    - Mélységi szűrés: a leválasztott részecskék behatolnak a szűrőközeg belsejébe és

    ott megakadnak, a továbbiakban részt vesznek a szűrésben, és eltömítik a

    szűrőt.

    - Valóságban: vegyes eset.

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    116

    Porszűrők

    - Szűrőszövetek (porzsákok, …)

    - Szívótömlős szűrő

    - Zsákos tömlős szűrő

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    117

    Porkamrák

    - Légvezetékbe iktatják

    - Gáz előtisztítására, nagyobb szennyeződések

    kiszűrésére

    - Határszemcse: ülepedési idő = tartózkodási idő

    - Annál kisebb, minél kisebb a porkamra

    magassága és minél hosszabb a kamra

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    118

    Porkamrák

    - A keresztmetszet-növekedés eredményeként áramlási

    sebességcsökkenés jön létre

    - Alapja: kontinuitási egyenlet:

    - Vízszintes irányban - tartózkodási idő:

    𝜏𝑡 =𝐿

    𝑣- Függőleges irányban – ülepedési idő:

    𝜏ü =𝐻

    𝑤0- Határszemcse esetén megegyeznek!

    - Porkamra abszolút portalanítási foka: η𝐺 =𝐿∙𝑣𝑓ü𝑔𝑔

    𝐻∙𝑣𝑣í𝑧𝑠𝑧∙ 100%

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    119

    Cikonok

    - A centrifugális erőt használják ki

    - Aerociklon vagy hirdociklon

    - Nincs mozgó alkatrész

    - Részei: hengeres palástrész, kúpos palástrész, tangenciális beömlő csonk,

    örvénykereső cső

    - Működése: a belépő poros levegő körpályára kényszerül, a centrifugális erő hatására a

    szilárd szemcsék egy része kiválik a paláston és spirálisan a kúpos részbe távozik

    - portalanítási fok javítható a gázmennyiség és a ciklon átmérőjének növelésével (nő a

    nyomásveszteség és az üzemköltség)

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    120

    Cikonok

    - A belépő szakasz kialakításai: tangenciális, helikális, axiális, spirális

    - Célzóna eróziója vagy lerakódások → megerősítés

    Porleválasztás

    Különböző típusú belépő szakaszok

    A célzónában erősített hengeres test

  • Vegyipari műveletek I.

    121

    Cikonok

    - Szilárd részecskék kivezetése: a szemcsék visszaáramolhatnak a ciklonba

    Porleválasztás

    Különböző geometriájú alsó porgyűjtő oldal

  • Vegyipari műveletek I.

    122

    Cikonok

    - Áramlási viszonyok:

    Porleválasztás

    a) tangenciális, b) radiális, c) axiális sebességek

  • Vegyipari műveletek I.

    123

    Cikonok

    - Méretezési viszonyszámok:

    𝑏𝑒𝑙é𝑝ő 𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠𝑧𝑡𝑚𝑒𝑡𝑠𝑧𝑒𝑡

    ö𝑟𝑣é𝑛𝑦𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠ő 𝑐𝑠ő 𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠𝑧𝑡𝑚𝑒𝑡𝑠𝑧𝑒𝑡𝑒=

    𝐴0

    𝐴1= 0,5 … 1,8

    𝑐𝑖𝑘𝑙𝑜𝑛 𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠 𝑚𝑎𝑔𝑎𝑠𝑠á𝑔𝑎

    ö𝑟𝑣é𝑛𝑦𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠ő 𝑐𝑠ő 𝑠𝑢𝑔𝑎𝑟𝑎=

    𝐻

    𝑟1= 10 … 25

    ö𝑟𝑣é𝑛𝑦𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠ő 𝑐𝑠ő 𝑏𝑒𝑛𝑦ú𝑙á𝑠𝑎

    ö𝑟𝑣é𝑛𝑦𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠ő 𝑐𝑠ő 𝑠𝑢𝑔𝑎𝑟𝑎=

    𝑠

    𝑟1= 3

    𝑏𝑒𝑙é𝑝ő 𝑐𝑠𝑜𝑛𝑘 𝑠𝑧é𝑙𝑒𝑠𝑠é𝑔𝑒

    𝑏𝑒𝑙é𝑝é𝑠 𝑡á𝑣𝑜𝑙𝑠á𝑔𝑎=

    𝑏

    𝑟0= 0,2 … 0,5

    𝑐𝑖𝑘𝑙𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑔𝑎𝑟𝑎

    ö𝑟𝑣é𝑛𝑦𝑘𝑒𝑟𝑒𝑠ő 𝑐𝑠ő 𝑠𝑢𝑔𝑎𝑟𝑎=

    𝑟2

    𝑟1= 3 … 4

    Porleválasztás

    A0 .. Belépő keresztmetszet [m2] 𝐴0 = 𝑎 ∙ 𝑏

    d1 .. Örvénykereső cső átmérője [m]

    d2 .. Hengeres palást átmérője [m]

    H .. Ciklon teljes magassága [m] ℎ = 𝐻 − 𝑠s .. Örvénykereső cső benyúlása a ciklonba [m]

    c0 .. Belépő porkoncentráció [kg/m3]

    c1 .. Kilépő porkoncentráció [kg/m3] (örvénykereső csövön)

    r0 .. Poros gáz belépési pontja [m] 𝑟0 =𝑑2

    2−

    𝑏

    2

  • Vegyipari műveletek I.

    124

    Cikonok; Határszemcse számítása:

    Elhanyagolások:

    - a szemcsék mozgás közben egymást nem befolyásolják

    - a szemcsék mozgása a Stokes-tartományba esik

    - a leválasztás feltétele, hogy a szemcse eléri a ciklon falát

    - gömbszemcsét feltételezünk

    - a belépő nyílásban a gázsebesség és a szemcseeloszlás egyenletes

    - a ciklonban a gáz és a szemcse csavarmenetben, együtt mozog

    - a ciklonban a gázáram alakja a befúvás alakjával azonos marad

    - a közeg legnagyobb kerületi sebessége az örvénykereső cső átmérőjével megegyező

    átmérőjű, h magasságú hengeres felületen van (maximális kerületi sebesség, közel

    állandó radiális sebesség) → a határszemcsét erre a sugárra határozzuk meg (R0)

    (radiális ülepedési sebességből)

    Porleválasztás

    𝑑ℎ =18𝜂𝑅0𝑤0

    𝜌𝑠𝑧𝑣𝑡02

    𝑣𝑟 =𝑄

    2𝑅0𝜋ℎ

    𝑑ℎ =9𝜂𝑄

    𝜋ℎ𝜌𝑠𝑧𝑣𝑡02

  • Vegyipari műveletek I.

    125

    Cikonok áramlási viszonyai

    Barth-elmélet:

    - A határszemcsét az örvénykereső csővel azonos átmérőjű

    kontrollfelületen állapítjuk meg

    - A szemcse jellemző esési sebessége 𝑣𝑒∗ (a kontrollfelületen

    fellépő 𝑣𝑟 radiális sebesség középértékéből)- Erőegyensúlyokat feltételezve: centrifugális erő = súrlódó erő

    𝑣𝑒∗ =

    𝑉 ∙ 𝑔

    2𝜋 ∙ ℎ ∙ 𝑤𝑡12

    ahol a 𝑤𝑡1 tangenciális szemcsesebesség (kontrollfelületen)meghatározása szükséges:

    - α belépési veszteségtényező (a sugár összenyomódása):

    - Az A0 keresztmetszeten v0 közepes sebességgel r0 sugáron

    beáramló gáz az r2 sugarú ciklonban összehúzódik és v2sebességre gyorsul. A belépő keresztmetszet

    impulzusnyomatéka Mb, ami a ciklon belsejében Mr lesz.

    A belépési sugár összehúzódási együtthatója:

    𝛼 =𝑀𝑏𝑀𝑟

    =𝜌𝑄𝑣0𝑟0𝜌𝑄𝑣2𝑟2

    =𝑣0𝑟0𝑣2𝑟2

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    126

    Cikonok

    Barth-elmélet:

    𝛼 =𝑀𝑏𝑒

    𝑀𝑐𝑖𝑘𝑙𝑜𝑛=

    𝜌𝑄𝑣0𝑟0𝜌𝑄𝑣0𝑟2

    =𝑣0𝑟0𝑣2𝑟2

    - Spirális belépésnél 𝛼 ≈ 1, egyszerű tangenciális belépésnél 𝛼 ≈0,2 − 1, más forrás szerint 𝛼 ≈ 0,5 − 0,7

    - Átrendezve, a ciklonban fellépő kerületi sebességet kifejezve:

    𝑣2 =1

    𝛼∙ 𝑣0 ∙

    𝑟0𝑟2

    - A ciklonfal menti kerületi sebesség:

    𝑤𝑡2 =𝛼 ∙ 𝑟2 ∙ 𝑣0

    𝑟0- Maximális tangenciális sebesség: örvénykereső csőben lép fel

    (legkisebb átmérőjű keresztmetszetek d1 sugáron):

    𝑣1 = 𝑣2 ∙

    𝑟2𝑟1

    1 + λ ∙𝐻𝑟1

    ∙𝑟2𝑟1

    ∙𝑣2𝑣1

    =𝑣0

    𝛼 ∙𝑟1𝑟0

    𝐴0𝐴1

    + λ ∙𝐻𝑟1

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    127

    Cikonok

    - A ciklon ellenállása:

    - A belépéstől az örvénykereső cső bejáratáig: 𝑟𝑅 = 𝑟1 ∙ 𝑟2 sugarú, H magasságú

    képzeletbeli hengeren lép fel a súrlódás az áramló gázban

    +

    - Az örvénykereső csövön keresztüli átáramlási veszteség

    Δ𝑝 =𝜌12

    𝑤𝑡22 𝑟2𝑟1

    −𝜌12

    𝑤𝑡12 𝑟1𝑟2

    - Egyszerűsítve:

    Δ𝑝 = ζ𝜌

    2∙ 𝑣1

    2

    - ahol 𝑣1 =𝑄

    𝐴1

    - Ellenállás-tényező: ζ = 1,2 ∙ ζ1

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    128

    Cikonok

    - Veszteség nélküli javítás: arányos méretcsökkentés és sorba kapcsolt ciklonok

    (multiciklon)

    - Feleakkora határszemcse → 16 db kisméretű ciklon

    - Kb. 67-97% portalanítási fok

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    129

    Cikonok

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    130

    Elektrosztatikus porleválasztók/elektrofilterek

    - Cottrell-elv: „koronahatás”

    - Egyenirányított villamos áram, ionizáció

    - Negatív pólus: ionizáló elektródra; pozitív pólus: porgyűjtő elektródra + földelés

    - Villamos tér keletkezik, a töltött gázionok ütköznek a semleges gázmolekulákkal

    és polarizálják

    - A negatív ionok a pozitív pólus felé vándorolnak és elvesztik a töltésüket

    - A leválasztott por magától távozik

    Porleválasztás

    - Hátrány: sok ózon keletkezik;

    könnyen eltömődik

    - Előny: nedves üzemben is

    használható: savas ködök,

    kátránycseppek

    - Finom részecskék (>0,1μm)

    leválasztására

    - Igen jó hatásfok (99,9%)

    - Kis nyomásveszteség és kis

    energiafelhasználás, de nagy

    beruházási költség

  • Vegyipari műveletek I.

    131

    Elektrosztatikus porleválasztók

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    132

    Gázmosók

    - A gázt cseppfolyós anyagon vezetik át → a porszemek

    nagy része benne marad és leülepszik

    - Hasonló elv, mint a ciklonoknál (örvénylő mozgás, kúpos

    részen távozik az iszap)

    - Venturi-mosó: 50-150 m/s sebességű poros gáz

    - A diffúzorban a porszemcsék a cseppekre tapadnak, és a

    lapátkoszorún át távoznak

    - Kis helyszükséglet

    - Határszemcse: 0,1-0,4 μm

    - Leválasztási fok: 96-98%

    - gyúlékony vagy erősen korrozív anyagot kellene

    elválasztani a gáz fázistól és az elektrosztatikus tisztító

    vagy a szűrők nem alkalmazhatóak

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    133

    Cseppfogók, cseppleválasztók

    - Gáz által elragadott cseppek visszatartására

    - Működési elv: áramlási sebesség csökkentése, irányelterelés, ütköztetés

    - Betétes cseppfogók:

    - Műanyag vagy fémlemez betét

    - Görbületek → a csepp nem tudja követni

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    134

    Porleválasztás

  • Vegyipari műveletek I.

    135

    7. Előadás

    Centrifugálás

  • Vegyipari műveletek I.

    136

    Gépe: a centrifuga

    - Dobja:

    - hengeres vagy kúpos kialakítású

    - köpenye vagy perforált vagy nem perforált kivitelű.

    - Perforált kivitel esetében = szűrési művelet

    - Nem perforált esetben, és ha a szuszpenzió

    szárazanyag-tartalma kisebb, mint 2% akkor

    centrifugális derítésről, ha nagyobb akkor

    ülepítésről beszélünk.

    Elvégzendő műveletek:

    - Nem keveredő folyadékok szétválasztása.

    - Folyadékban lévő diszperz szilárd anyag eltávolítása.

    - Felesleges folyadék eltávolítása szilárd anyagból.

    Centrifugálás

    - Egyéb különleges esetekben: gázok szétválasztása, molekulatömeg meghatározása

    stb.

  • Vegyipari műveletek I.

    137

    - Centrifugális erőtér előállítása: tengely körül forgó rendszerrel.

    - A körhenger alakú dob a tengely körül állandó ω szögsebességgel forog.

    - A szemcsére ható erők:

    𝐶 = 𝑚 ∙ 𝑟 ∙ 𝜔2 centrifugális erő𝐺 = −𝑚 ∙ 𝑔 gravitációs erő

    - Az eredő erő és a centrifugális erő közötti szög:

    𝑡𝑔𝛼 =−𝑚∙𝑔

    𝑚∙𝑟∙𝜔2=

    −𝑔

    𝑟∙𝜔2

    - Az érintő nem más mint a -1/tgα, azaz:𝑑𝑦

    𝑑𝑟=

    𝑟∙𝜔2

    𝑔

    - A felület egyenletét integrálással kapjuk meg:

    𝑦 =𝑟2∙𝜔2

    2𝑔

    - A kialakuló folyadékfelszín (az egyenlet alapján) forgási paraboloid lesz.

    Centrifugálás

    - A jelzőszám a centrifugában kialakuló centrifugális és gravitációs erőtér nagyságának

    aránya.

    𝑗 =𝑟 ∙ 𝜔2

    𝑔

    - Ha j>100, akkor a kialakuló felület koaxiális hengernek tekinthető.

  • Vegyipari műveletek I.

    138

    - Egy szemcsére lamináris áramlás esetén az erőegyensúly:

    𝑑3𝜋

    6𝜌𝑠𝑧 − 𝜌𝑓 𝑟𝜔

    2 = 3𝜋𝑤𝑑η

    Centrifugális erő – felhajtóerő(centrifugális erőtérben) = közegellenállás

    - Rendezzük az előbbi egyenletet w-re, majd szorozzuk meg

    a számlálót és a nevezőt is g-vel:

    𝑤 =𝑑2 𝜌𝑠𝑧 − 𝜌𝑓 𝑔

    18η

    𝑟𝜔2

    𝑔= 𝑣0𝑗

    ahol v0 a Stokes-féle ülepedési sebesség.

    Átmeneti áramlásnál a jelzőszám 2/3-on, míg turbulens

    áramlásnál négyzetgyök alatt van.

    Centrifugálás

  • Vegyipari műveletek I.

    139

    Tartózkodási idő, határszemcse

    - Ha egy szemcse kevesebb ideig tartózkodik a centrifuga

    dobjában, mint az ülepedéshez szükséges idő, akkor

    biztosan távozni fog a dobból.

    - Tartózkodási idő: a rendelkezésre álló (szediment)térfogat

    és a bevezetett térfogatáram függvénye.

    𝑡𝑡𝑎𝑟𝑡 =𝑉

    𝑄

    - Ülepedési idő: az ülepedési sebesség és az ülepedési út (H)

    függvénye:

    𝑡ü =𝐻

    𝑤- Határszemcse esetén: 𝑡𝑡𝑎𝑟𝑡 = 𝑡ü

    - A bevezetendő térfogat mennyisége:

    𝑄 =𝑉𝑤

    𝐻=

    𝑉𝑣0𝑗

    𝐻= 𝐴𝑣0𝑗 = Σ𝑣0

    Centrifugálás

  • Vegyipari műveletek I.

    140

    - A Σ egyenértékű derítőfelület megmutatja, hogy az adott centrifugális erőteret

    kihasználó ülepítő mekkora gravitációs ülepítő felülettel egyenértékű.

    - Ha a centrifuga közepes felülete:

    𝐴 = 𝐷 − 𝐻 𝜋𝐿akkor

    Σ = 𝐴 ∙ 𝑗 = 𝑘ö𝑧é𝑝𝑓𝑒𝑙ü𝑙𝑒𝑡 ∙ 𝑗𝑒𝑙𝑧ő𝑠𝑧á𝑚 = 𝐷 − 𝐻 𝜋𝐿𝐷 − 𝐻 𝜔2

    2𝑔=

    𝐷 − 𝐻 2𝜋𝐿𝜔2

    2𝑔

    - A centrifugában lévő folyadékmennyiség térfogata:

    𝑉 =𝐷2𝜋

    4−

    𝐷 − 2𝐻 2𝜋

    4𝐿 = 𝐷 − 𝐻 𝐻𝜋𝐿

    - Határszemcse:

    𝑑 =18η𝑄𝐻

    𝜌𝑠𝑧 − 𝜌𝑓 𝑉𝑟𝜔2

    Centrifugálás

  • Vegyipari műveletek I.

    141

    - Osztályozási szempontok:

    - Működésük szerint: szakaszos vagy folytonos üzeműek.

    - A velük végrehajtó művelet szerint: szűrő, ülepítő, derítő és emulzióbontó

    centrifugák.

    - További felosztás alapját képezheti pl. a hajtás módja, elhelyezése, a szilárd

    anyag eltávolítása stb.

    - A centrifugákat az alábbi csoportosítás szerint tárgyaljuk:

    - Szakaszos üzemű centrifugák.

    - Folytonos üzemű szűrőcentrifugák.

    - Folytonos üzemű ülepítő centrifugák.

    - Derítő és emulzióbontó centrifugák.

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    142

    Szakaszos üzemű centrifugák

    - szűrő és ülepítő kivitelben

    - Szűrőcentrifugák:

    - dobköpenye lyukasztott lemezből készül.

    - A lyukak átmérője általában 5-7 mm

    - szuszpenziók szétválasztására szitaszövetből vagy vékony lyukasztott lemezből

    betétet helyeznek el a dobköpeny belső oldalára.

    - A perforált lemezbetétet dróthálóval támasztják alá.

    - Ülepítő centrifugák:

    - a szuszpenzióból kiülepedett szilárd szemcsék a dob falára rakódnak le, míg a

    folyadék beljebb helyezkedik el.

    - A folyadék eltávolítása menet közben elszívó csővel vagy túlfolyással, nyugalmi

    állapotban pedig a dob fenekén lévő nyílásokon keresztül történik.

    Centrifugálás berendezései

    1 - perforált lemez

    2 - alátét huzalháló

    3 - szűrőszövet

    4 - iszaplepény

    5 - folyadék

  • Vegyipari műveletek I.

    143

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Ingacentrifugák

    - A kiegyensúlyozatlan tömegek káros hatását jobban el lehet kerülni az

    ingacentrifugáknál.

    - Meghajtása: betétmotoros vagy oldalmotoros.

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    144

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Ingacentrifugák

    Centrifugálás berendezései

    - A centrifugadob három ponton

    csuklósan felfüggesztett.

    - A töltés álló helyzetben illetve

    csökkentett fordulatszámon

    lehetséges.

    - Ürítés gyakran felülről

    történik.

    - Korszerűbb centrifugák alsó

    ürítéssel ellátottak.

    - Dobátmérő: 0,3 – 2 m

    - Jelzőszám: 400-1300

  • Vegyipari műveletek I.

    145

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Függő centrifugák

    - A centrifuga tengelye felső végénél fogva csuklósan van

    felfüggesztve a vasszerkezeti állványhoz.

    - Rendszerint alsó ürítésű.

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    146

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Önürítő függő centrifuga

    - A dob alsó része kúpos, hajlásszöge nagyobb

    mint a szilárd anyag rézsűszöge

    - Betöltés: lassú forgás közben töltik az

    elosztótárcsára

    - Leállítás után az anyag magától kicsúszik a

    dobból

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    147

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Hámozó centrifuga – dobmegoldások

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    148

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Hámozó centrifuga – szerkezeti megoldások

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    149

    Szakaszos üzemű centrifugák

    Hámozó centrifuga – működési szakaszok

    Centrifugálás berendezései

    a - Töltés és szétválasztás b - Iszaplepény eltávolítása

    1 - cső, 2 - szűrlet, 3 - kihordó csiga, 4 - kés

  • Vegyipari műveletek I.

    150

    Folytonos üzemű centrifugák

    - Folytonos üzemű szűrő centrifugáknál a szuszpenzió állandó, folytonos beadagolása

    mellett nemcsak a folyadék, hanem az iszaplepény és a szilárd anyag eltávolítása is

    folytonosan történik a centrifugából.

    - Kiküszöbölik a szakaszos üzem hátrányait, energiaigényük lényegesen kisebb és

    egyenletes.

    - Előnyük a kisebb helyszükséglet melletti nagyobb teljesítmény.

    - A termék egyenletes minőségű.

    - Az esetleg fellépő káros rezgések miatt általában rugalmas alapozást készítenek.

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    151

    Folytonos üzemű centrifugák

    Pulzáló centrifuga

    - A dob belső palástján a szilárd anyagot a tolólap

    előre haladva eltolja a szitafelületen.

    - Visszafelé mozgáskor a közelében levő dobrész

    megtelik anyaggal, amely azután a legközelebbi

    előre mozgásnál az előbbivel együtt tovább jut. Ha

    mosás is szükséges, akkor mosófolyadékot is be

    lehet juttatni a dob belsejébe.

    - A dobok 160...1400 mm átmérővel készülnek.

    - A jelzőszám: 250...800.

    - A tolólap percenkénti löketszáma: 20...80.

    - Az iszapréteg vastagsága 20...40 mm (max. 120

    mm).

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    152

    Folytonos üzemű centrifugák

    Kúpos centrifuga

    - Elnevezésüket a dob alakjáról kapták.

    - A szuszpenziót a dob kisebb átmérőjénél adják be, a kúpos dobon való áthaladás

    közben a szitabetéten át eltávozik a folyadék.

    - A szilárd anyag a nagyobb kúpátmérőnél hagyja el a forgórészt.

    - Az anyag áthaladására leginkább az anyag és a szitabetét közötti súrlódási tényező

    jellemző.

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    153

    Folytonos üzemű centrifugák

    Kihordó elem nélküli szűrőcentrifuga

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    154

    Folytonos üzemű centrifugák

    Vízszintes tengelyű vibrációs centrifuga

    Centrifugálás berendezései

  • Vegyipari műveletek I.

    155

    Folytonos üzemű centrifugák

    Csigás ülepítő (dektanter)

    - A centrifugadob belsejében szállítócsiga van elhelyezve. A dobbal azonos irányba

    forog, kissé eltérő sebességgel.

    - A szuszpenziót a forgási középpontban elhelyezett betápláló csövön keresztül vezetik

    be a forgó dob belsejébe. Itt a centrifugális erő hatására az iszap a dob falánál, míg a

    kisebb fajsúlyú folyadék a belső koncentrikus rétegben helyezkedik el.

    Centrifugálás berendezései

    1 - csiga

    2 - szuszpenzió

    3 - mosófolyadék

    4 - szűrlet

    5 - mosási szűrlet

    6 - szilárd anyag

    - A szállítócsiga a dob egyik végébe szállítja az

    üledéket, ahol az alkalmas nyíláson elhagyja a dobot.

    A tisztított folyadék a dob másik vége felé halad és

    állítható gáton át túlbukva távozik el.