Материальный баланс процесса отстаивания. Расчет отстойников.

Процесс отстаивания осуществляется в аппаратах, которые называют отстойниками или сгустителями.

Как правило, данные аппараты имеют цилиндро-коническую форму.

По принципу действия выделяют аппараты непрерывного, полунепрерывного и периодического действия.

В аппаратах выделяют несколько зон:

1 – зона осветленной жидкости;

2 – зона свободного осаждения;

3 – зона сгущенной суспензии (в данной зоне происходит стесненное осаждение частиц, т.е. дисперсные частиты взаимодействуют между собой и скорость осаждения меньше, чем в зоне свободного осаждения);

4 – зона осадка или шлама.

Скорость осаждения в зоне сгущенной суспензии определяют, аналогично зоне свободного осаждения, с той лишь разницей, что число Рейнольдса рассчитывают по следующей зависимости:

(1)

где

(2) – относительный объем пустот.

В зоне стесненного осаждения более крупные частицы увлекают за собой более мелкие, а более мелкие подтормаживают более крупные, в следствии этого в осаждение частиц происходит с примерно одинаковыми скоростями т.е. имеет место т.н. коллективное (солидарное) осаждение частиц.

Запишем уравнение материального баланса процесса отстаивания, если известно

- массовый расход смеси (суспензии), кг/с;

- концентрация частиц в исходной смеси;

- концентрация частиц в осветленной жидкости;

- концентрация частиц в осадке;

Тогда

(3)

(4)

Уравнения (3) и (4) называют уравнениями материального баланса отстойника.

(5)

(6)

Выразив из (6) массовый расход осветленной жидкости равен:

(7)

Аналогично получаем и моссовый расход осадка:

(8)

Расчет отстойников

Расчет отстойников ведут на осаждение самых мелких частиц неоднородной смеси.

В основе расчета лежит следующий принцип: время прибывания неоднородной системы в отстойнике должно быть большим или равным времени осаждения самой мелкой частицы на дно аппарата.

Расход осветленной жидкости можно найти как

, м³/с (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Тогда

(6)

(7)

Производительность отстойника в явном виде не зависит от его высоты, а зависит от площади отстойника в плане, поэтому отстойники, как правило, имеют большую площадь в плане и сравнительно небольшую высоту (1, 5 – 4м иногда до 7м), площадь достигает 10 тыс. м²

, кг/с (8)

, м² (9)

Реальная площадь отстойника должна быть несколько больше теоретической: