ZENTRIFUGALE TRENNUNG

Zentrifugale Trenntechnik

Die zentrifugale Trenntechnik ist die am weitesten verbreitete Methode zur Trennung von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Dichten. Es wird auch zum Trennen von Feststoffen von Flüssigkeiten oder Feststoffen von Gasen verwendet.
Die Notwendigkeit, verschiedene flüssige Phasen und Feststoffe voneinander zu trennen, ist Teil praktisch jedes industriellen Prozesses. Huading Separator verfügt über mehr als ein halbes Jahrhundert Erfahrung in der Erfüllung dieser Anforderung mit Separator- oder Dekantertechnologie. Und unsere Produkte erfüllen diese entscheidende Funktion außergewöhnlich gut.
Die Produktpalette basiert auf zentrifugalen Trennmaschinen zum Trennen von Flüssigkeiten voneinander oder zum Entfernen von Feststoffpartikeln aus Flüssigkeiten. Alle diese Zentrifugaltrennmaschinen basieren auf dem Dichteunterschied.

Sedimentation

Die terminale freie Sinkgeschwindigkeit eines kugelförmigen Teilchens unter Gravitationskraft kann durch das Newtonsche Gesetz bestimmt werden:

Wo
u, m/s Absetzgeschwindigkeit
d, m Partikeldurchmesser
g, m/s2 Erdbeschleunigung
ρ1 kg/m3 Teilchendichte
ρ2 kg/m3 Flüssigkeitsdichte
CD-Luftwiderstandsbeiwert

Es wurde festgestellt, dass CD eine Funktion der Reynolds-Zahl ist. Bei laminarer Umströmung des Partikels Re < 0,6 ist CD = 24/Re. In diesem Fall können wir die Gleichung der Absetzgeschwindigkeit reduzieren auf:

Wo
u , m/s Absetzgeschwindigkeit
d, m Partikeldurchmesser
g, m/s2 Erdbeschleunigung
ρ1, kg/m3 Partikeldichte
ρ2, kg/m3 Dichte der Flüssigkeit
μ, Pas dynamische Viskosität der Flüssigkeit

Dieser Ausdruck ist das Gesetz von Stoke der Endabsetzgeschwindigkeit eines kugelförmigen Teilchens unter laminaren Strömungsbedingungen.

Zentrifugation

Erfolgt die Beruhigung in einem Zentrifugalfeld statt im Gravitationsfeld, so haben wir es mit einer Zentrifugalbeschleunigung zu tun, die nicht konstant wie „g“ ist, sondern mit zunehmendem Abstand des Teilchens von der Rotationsachse des Gefäßes zunimmt und als Winkelgeschwindigkeit (siehe Abb. 1.). Sedimentationszentrifugen nutzen die Zentrifugalkraft, um den Sedimentationsprozess zu beschleunigen. Durch die Rotation des Prozessmediums kann die Sedimentationsgeschwindigkeit im Vergleich zur statischen Sedimentation oder Absetzung um einen Faktor von mehreren tausend erhöht werden. Bei Anwendungen, bei denen Zentrifugen eingesetzt werden, liegt die statische Sedimentationsgeschwindigkeit zwischen 10-9 und 10-4 m/s. Um den Prozess zu beschleunigen, wenden Zentrifugen Zentrifugalkräfte von 500-30000 g an.

Abb.1. Prinzipielle Analogie zwischen Sedimentation und Zentrifugation

Der Faktor Z= rω2/g gibt an, um wie viel größer die Sedimentationsgeschwindigkeit eines Partikels in einem Zentrifugalfeld gegenüber dem Gravitationsfeld ist.
Die nächste Abbildung zeigt einen Zentrifugalabscheider zum Entfernen von Feststoffpartikeln aus Flüssigkeiten.

Beschleunigung des Trennvorgangs

Im Wesentlichen ist eine Zentrifuge ein Absetzbehälter, dessen Boden um eine Mittellinie gewickelt ist. Durch die schnelle Drehung dieser gesamten Einheit wird die Wirkung der Schwerkraft durch eine steuerbare Fliehkraft ersetzt, die bis zu 10.000-mal stärker wirken kann.
Diese Kraft wird dann genutzt, um Flüssigkeiten von anderen Flüssigkeiten und Feststoffen effizient, mit hoher Genauigkeit und auf eine leicht kontrollierbare Weise zu trennen.

Im Zentrifugalfeld werden unter Einwirkung der Zentrifugalkraft die dichteren Feststoffe, wenn sie den Zentrifugalkräften ausgesetzt werden, nach außen gegen die rotierende Trommelwand gedrückt, während die weniger dichten flüssigen Phasen konzentrische innere Schichten bilden

Zentrifugalkraft

Die zentrifugale Trenntechnik nutzt grundlegende physikalische Gesetze und die Zentrifugalkraft.
Zentrifugalkraft wird durch Rotation um eine Achse erzeugt. Die durch die Drehung erzeugte Kraft wirkt nach außen. Je nach Geschwindigkeit des rotierenden Körpers nimmt sie auf der Kreisbahn zu oder ab.
Diese Eigenschaft macht sich die mechanische Trenntechnik zunutze, wenn leichte, schwere oder Stoffe unterschiedlicher Dichte voneinander getrennt werden müssen.

Zentrifugalkräfte in einem Behälter

Die Zentrifugalkräfte wirken auf alle Teilchen. Die Partikel mit dem spezifisch höheren Gewicht werden am schnellsten und effektivsten nach außen geschleudert. Sie setzen sich dann am Gefäßrand ab.
Die Trennung mittels Zentrifugalkraft ist jedoch schneller, wenn das Gefäß einen Einsatz hat. Dank des Einsatzes setzen sich die spezifisch schwereren Partikel schneller ab. Durch den Einsatz wird der Beruhigungsweg verkürzt. Dadurch wird eine höhere Durchsatzleistung erreicht.
Das bedeutet: In der gleichen Zeit können größere Mengen an Flüssigkeitsgemischen geklärt oder getrennt werden. Je mehr Einsätze vorhanden sind, desto kürzer sind die Beruhigungswege und desto höher sind die Durchsatzleistungen.

Plattenstapelzentrifuge