Transport Fluida

Prezentacija iz Tehnoloških operacija Student: Sanela Lukić Br indeksa: 4845 Profesor:

Dragan Milenković

Transport fuida

Transport fluida Postoji bitna razlika u transportu gasovitih i tečnih fluida pa u tom kontekstu ureĎaje za transport fluida je pogodno podeliti u dve grupe: 1) UreĎaji za transport tečnih fluida - CRPKE, i 2) UreĎaji za transport gasovitih fluida – VENTILATORI i KOMPRESORI

Transport tečnih fluida Fluidi se kroz pogon mogu transportovati bilo prirodnim putem (na primer, slobodnim padom), bilo prinudnim (uz pomoć neke crpke). Transport slobodnim padom, iako u eksploataciji najjeftiniji, zahteva poseban razmeštaj ureĎaja u pogonu, što često nije moguće i istovremeno ne dozvoljava potpunu kontrolu procesa. S druge strane, kod prinudnog transporta se relativno lako mogu postići visoki protoci uz fleksibilnu regulaciju, ali je takav transport i veliki potrošač energije. Stoga se problemu transporta posvećuje posebna paţnja, a naročito ureĎajima čiji pravilan izbor često moţe da donese znatne uštede. Osnovne karakteristike svih ureĎaja za transport tečnih fluidacrpke(pumpe) su: 1) Visina usisavanja 2) Visina dizanja 3) Zapreminski protok 4) Snaga pumpe 5) Ukupni koeficijent korisnog dejstva 6) Hidraulički koeficijent korisnog dejstva 7) Zapreminski koeficijent korisnog dejstva 8) Mehanički koeficijent korisnog dejstva

Sve crpke za tečne fluide mogu se svrstati u dve grupe: Crpke sa kontinualnim radom: 1) Centrifugalne crpke koje mogu biti: - jednostepene, i - višestepene 2) Rotacione crpke, 3) Ejektori, 4) Mamutske crpke.

Crpke sa diskontinuaknim radom: 1) Klipne u koje spadaju: - prostog dejstva, - dvojnog dejstva, - diferencijalne klipne crpke. 2) Pulzometri

Centrifugalne crpke Glavni element ove crpke je rotor s lopaticama koji je smešten unutar nepokretnog kućišta statora. Kada se kućište ispuni tečnošću i rotor stavi u pogon posredstvom spoljnog elektromotora, lopatice zahvataju fluid i dovode ga u rotaciono kretanje, zbog čega on pod dejstvom centrifugalne sile klizi duţ njih u smeru od osovine ka obodu kućišta. Pri spadanju s lopatica i udaru o obod statora fluid naglo gubi brzinu a kinetička energija koju je zadobio rotacijom prelazi u energiju pritiska i fluid pod dejstvom tog pritiska biva potiskivan iz crpke. Pošto fluid na taj način napušta crpku, istovremeno se u centru kućłšta stvara vakuum koji usisava nove količine fluida kroz vod postavljen bočno na kućište.

Delovi: 1) Rotor 2) Oklop crpke 3) Usisni otvor 4) Potisni otvor Naročita prednost ovakvih crpki je u tome što u toku rada, rotor se neprekidno obrće čime se postiže potpuno ravnomerno kretanje tečnosti.

Rotaciona crpka Rad rotacionih crpki zasniva se na istiskivanju tečnosti pomoću klipova koji se jedan prema drugome obrću i ulaze jedan u drugi. Klipovi se obrću u suprotnim smerovima, a zupci jednog klipa ulaze izmeĎu zubaca drugog. Posmatrajmo šta se dešava u tački a). U tom delu crpke zupci klipova izlaze jedan iz drugoga, zbog čega izmeĎu njih ostaje slobodan prostor. U taj prostor ulazi tečnost koja protiče kroz dovodnu cev (I). Obrćući se sa zupčanikom, tečnost dospeva u tačku b), gde zupci ponovo ulaze jedan u drugi ispunjavajući meĎuprostore izmeĎu zupčanika i istiskuju tečnost koja se kroz odvodnu cev (II) dalje potiskuje.

Ove crpke su vrlo podesne za rad sa viskoznim tečnostima: katranom, uljem, mlekom, pivom...

Ejektor Nemaju pokretne delove. Kod njih se u mlaznik uvodi gas ili tečnost pod pritiskom, zbog čega se ovi fluidi dobijaju vrlo veliku brzinu. Posto je brzina mlaza velika, pritisak u mlazu je mali, mnogo manji nego sto je ulazni pritisak fluida. Zbog toga će fluid prodirati u mlaz, mešati se sa njime i tako bit prenet do drugog mlaznika, gde se brzina delimično oduzima, a delimično pretvara u pritisak. Pomoću njih se istiskuju gasovi iz aparature, provetravaju prostorije itd. Imaju mali koficijent iskorištenja, gde se upotrebljavaju samo za privremene radove. Višestepeni ejektori imaju danas sve veći značaj. Pomoću njih se, dobijaju neki pritisci za ukuvavanje pod vakumom.

Mamutske crpke One se najčešće upotrebljavaju za crpljenje tečnosti i sonih rastvora iz velikih dubina. Zbog svojih velikih dimenzija nazivaju se mamutskim crpkama. Delovi: 1) potisna cev, 2) proširenje potisne cevi, 3) dovod. Mehanizam Potisna cev je uronjena u tečnost Hur a potiskuje se na visinu Hpo. Princip rada ovakve crpke objašnjava se dvojako: 1) U cevi 1 smeša vazduha i tečnosti je manja od tečnosti oko cevi, pa po zakonu spojenih sudova smeša u cevi 1 se diţe; 2) Mehurićima vazduha jedne vrste klipova koji potiskuju tečnost na više. Pošto ovakvi klipovi nisu savršeni tečnost se pored njih sliva i dole.

Klipne crpke Klipna crpka prostog dejstva Rotaciono kretanje točka zamajca se preko sistema poluga i ukrsne glave pretvara u linearno, naizmenično kretanje klipa. Klip klizi unutar cilindra, pri čemu se odvija sledeći proces: pri hodu klipa sleva udesno se u cilindru stvara razreĎenje (vakuum), što izaziva automatsko zatvaranje potisnog ventila i otvaranje usisnog ventila; tečnost se usisava u cilindar; prołazivši kroz krajnji desni poloţaj, klip počinje kretanje zdesna ulevo; usisni ventil se zatvara, a potisni automatski otvara, tako da se tečnost potiskuje.Ovakvo kretanje klipa i tečnosti se naizmenično ponavlja pri svakom obrtu zamajca.

Klipna crpka prostog dejstva Delovi:

Glavni nedostatak klipnih crpki bio bi neravnomernost 1) Cilindar; 2) Usisni ventili; potiskivanja odnosno za svaki obrt 3) Potisni ventil; zamajca postoji dva hoda, hod 4) Klip; 5) Klipna poluga ; usisavanja i hod potiskivanja. Time 6) Ukursna glava; dolazi do pulzacije i inercionih gubitaka. 7) Zamajac,krivaja; 8) Pokretna poluga; Ravnomernost se znatno poboljšava primenom klipnih crpki 9) Prijemni ventil; 10) Zaštitna korpa. dvojnog dejstva kod kojih pri svakom obrtu vratila postoji istovremeno po jedno usisavanje i jedno potiskivanje. Drugo rešenje kojim se postiţe ravnomernost je diferencijalna klipna crpka. Ona je konstruktivno jednostavnija, a samim tim i jeftinija. Ispred klipa na mestu usisavanja zapremina je veća od zapremine iza klipa, tako da pri potiskivanju deo potisnute zapremine dolazi iza klipa koja se istisne pri sledećem hodu usisavanja.

Pulzometri Kod pulzometra rad se obavlja na račun energije pritiska radnog fluida. To je zatvoreni sud koji moţe da izdrţi povišeni pritisak.

Delovi: 1) Zatvoreni sud, 2,3,4) Cev.

Mehanizam Tečnost koja se transportuje uvodi se kroz cev 2. Kad se sud napuni uvodi se kroz cev 3 radni fluid vazduh ili vodena para pod pritiskom i tečnost u sudu se kroz cev 4 potiskuje na ţeljenu visinu. Nedostatak pulzometra je što diskontinualno radi i što ima vrlo nizak koeficijent korisnog dejstva. Dobre strane su što nema pokretnih delova, nema mesta koja se podmazuju i pogodni su za agresivne tečnosti.

USITNJAVANJE



Usitnjavanje predstavlja jednu od najčešće primenjivanih operacija u hemijskoj industriji. Osnovni razlog je povećanje ukupne površine polaznog čvrstog materijala što je u vezi sa efikasnijim izvoĎenjem procesa. Rastvaranje čvrstih materijala dešava se brţe kada se usitni, a što je opet rezultat povećanja kontaktne površine izmeĎu čvrste faze i tečnosti.



Materijal se sitni i zato da bi bio pogodniji za transport ili da bi mu se dao traţeni trgovački oblik.



Pri preradi mineralnih sirovina one se sitne da bi se srasli minerali odvojili jedan od drugog i tako omogućilo njihovo razdvajanje.

Operacija sitnjenja je zbog velikog utroška energije vrlo skupa, pa se sitnjenje vrši postupno, u nekoliko stupnjeva. Posle svakog stupnja sitnjenja, vrši se klasiranje kako bi se odvojili komadi zadovoljavajućih dimenzija i isti ne bi izlagali daljem dejstvu sile i tako ne bi trošila nepotrebna energija.

    

Prema stepenu usitnjavanja materijala razlikuje se: Grubo drobljenje 150-100mm Srednje drobljenje 40-30mm Sitno drobljenje manje od 5mm Mlevenje manje od 0.01mm Koloidno mlevenje manje od 0.0001mm

1

2

    4 3

Sitnjenje mogu da izazovu uglavnom četiri mehanička uslova: Pritisak(1) Udar (2) Istiranje (3) Sečenje (4)

UreĎaji za usitnjavanje Grubo drobljenje:  

Čeljusne drobilice Konusne drobilice

Srednje drobljenje i fino drobljenje:     

Drobilice na valjke Ţrnjevi Zvonaste drobilice Dezintegratori Čekićari

Mlevenje: Mlinovi sa mlinskim kamenjem  Mlinovi na valjke  Centrifugalni mlinovi  Mlinovi s kuglama  Mlinovi čekićari  Mlinovi na strujnu energiju fluida Koloidni mlinovi:  Smicajni  Vibracioni  Kavitacioni 

Mašine za sečenje: 

Mašine s noţevima

Čeljusna drobilica 1) Nepokretni deo čeljusti 2) Pokretni deo čeljusti 3) Manganov čelik 4) Horizontalna osovina 5) Zamajac 6) Vratilo 7) Ekscentar 8) Vučna poluga 9,10) Ploče 11) Pokretna papuča 12) Kosa površina 13) Šipka 14) Opruga 15) Zavrtanj 16) Klinovi

Rad ĉeljusne drobilice Zbog obrtaja vratila obrće se i ekscentar i preko klizača povlači prenosnu polugu na više i niţe. Zbog toga će raspona ploča da se pokreće u levo i da pritiskuje pokretnu čeljust prema nepokretnoj. Materijal koji se bude našao izmeĎu čeljusti biće intenzivno pritiskivan i drobljen. Kada se zbog obrtanja ekscentra prenosna poluga pusti na niţe pokretna čeljust biće povučena šipkom unazad zbog čega će se čeljust otvoriti, a sitnjeni materijal će kliznuti na niţe, da bi u idućem periodu bio ponovo sitnjen. Regulisanje sitnjenja postiţe se pomoću pokretne papuče. Ako se ona pušta na niţe materijal će biti sitniji i obrnuto, što se postiţe pritezanjem zavrtnja ili njegovim otpuštanjem.

Osobine Pozitivne:

- jednostavnost konstrukcije, - laka zamena delova, - lako regulisanje krupnoće. Negativne: - periodičnost drobljenja, - nehomogeno isitnjen materijal.

ŢRVNJEVI Ţrvnjevi su teški valjci koji se valjaju preko materijalai tako ga drobe. Konstrukcija ţrvnjeva zavisi od teţine valjka i brzine obrtanja. Po konstrukciji su mnogo prostiji ţrvnjevi sa pokretnim valjcima. Oni se, valjajući, istovremeno obrću i oko vertikalne osovine (1).

Horizontalne osovine (2) kod obrtnih valjaka zglavkasto (3) su vezane za vertikalno vratilo, da bi valjci, kada naidju na veće gomile, bez kvara mogli preći preko njih. Sitnjenje kod ţrvnjeva je sloţeno: oni sitne materijal i zato što ga pritiskaju svojim teţinom, i zato što kod obrtanja, bilo valjka bilo pločedolazi do stalne promene pravca, pa time i do istiranja materijala. Da bi došlo do još intenzivnijeg istiranja, i valjcima i ploči daje se sferni oblik, što povećava površinu dodira pokretnih delova, pa time i efekat istiranja.

DEZINTEGRATOR Deintegratori se sastoje iz dve kruţne ploče (1 i 2), koje se koaksijalno obrću svaka na na svom vratilu (3 i 4). Smerovi obrtanja su im suprotni. Na pločama su im učvršćene udarne palice (5), koje se koncentrično obrću jedna prema drugoj. Materijal se dovodi aksijalno (6) kroz jednu ploču (1), ali ga centrifugalna sila baca ka periferiji. Pri tom on naleće na palice (5) koje ga zbog velikog broja obrtaja udaraju i snaţno odbacuju čas u jednom, čas u drugom pravcu. Na ovim drobilicamasitnio se ţilav materijal: azbest, kosti, pogača od presovanja...

Mlinovi na valjke Mlin sa valjcima melje pritiskom, sečenjem i istiranjem. To se postiţe pomoću čeličnih valjaka, koji se, na podesnom rastojanju jedan prema drugom obrću (1 i 2). Valjci su po površini iţljebljini spiralnim ţljebovima. Oni se obrću različitim brzinama i usled toga nastaje smicanje - ”dejstva makaza” - te se materjal istire i istovremeno seče. Zbog toga što se pri uvlačenju zrna meĎu valjke prostor suţava, pojavljuju se bočni pritisci, koji sitne materjal pritiskom. Ispod valjaka se nalaze noţevi (3 i 4) koji struţu materjal sa njih. Mlinovi na valjke upotrbljavaju se uglavnom u modernoj mlinskoj industriji. Mlivo koje valjci daju moţe biti veoma fino.

Mlinovi sa kuglama Kod ovih mlinova drobljenje materijala vrši se zato što kugle znatne teţine padaju na njega i tako ga sitne udarom. Pri radu ovih mlinova dolazi i do istiranja. Mlinovi s kuglama se sastoje iz hirizontalno postavljenih cilindara koji polako rotiraju oko svoje horizontalne ose. Pošto su delimečno ispunjeni kuglama ove se zbog obrtaja penju do odreĎene visine, padaju nazad i udarom sitne materijal.

Postoje nekoliko tipova ovakvih mlinova: 1) Dobošni stepeniĉasti mlinovi sa kuglamapri obrtanju kugle se diţu na više i padaju sa jedne ploče na drugu, kao sa stepenica, i sitne materijal koji se na njima nalazi. Dovoljno sitan materijal propada kroz otvore na pločama i prolazi kroz perforirani doboš izlazeći kroz oklop mlina sa donje levkaste strane. 2) Dobošni mlinovi sa kuglama - kod ovog tipa unutrašnja površina doboša je cilindrična. Zbog veće brzine obrtanja,pojavljuje se centrifugalna sila koja zbog trenja i pritiska diţe kugle do odreĎene visine, odakle one parabolično padaju na niţe, udarajući u materijal drobeći ga. 3) Cevni mlinovi sa kuglama - su cilindrični mlinovi, samo im je visina cilindra veća od prečnika. Neki mlinovi su punjeni sa kuglama, dok su drugi sa teškim čeličnim šipkama, koje se pri rotiranju cilindra slično kuglama penju na više a zatim padajući i kotrljajući se sitne materijal.

Koloidni mlinovi Prema načinju mlevenja koloidne mlinove delimo u četiri grupe, a rad koloidnih mlinova počiva uglavnom na tri principa mlevenja: - smicanju, - kavitaciji, - istiranju Koloidni mlinovi se nazivaju i disperzioni mlinovi,pošto su čestice koje oni daju vrlo male,zbog toga su njihove disperzije vrlo postojane,

Podela koloidnih mlinova 1) Smicajni koloidni mlinovi - Do sitnjenja dolazi zbog vrlo velikih smicajnih napona, koji su posledica velikih gradijenata brzina, kada palice velikom brzinom pri obrtanju,prolaze jedna pored druge, sa suspenzijom izmeĎu njih. 2) Vibracioni koloidni mlinovi - melju na suvo. To su metalni sudovi ispunjeni kuglama raznih veličina. Zbog jako učestalih vibracija suda, i kugle brzo vibriraju, sitneći istiranjem materijal koji kroz njih prolazi odozgo na niţe. Kada proĎu kroz ovaj sud čestice imaju već koloidne dimenzije. glavni uzorak sitnjenja je istiranje, zbog čega se tako i naziva ovaj mlin. 3) Kavitacioni koloidni mlinovi - sitne materijal suspendovan u tečnostima pomoću kavitacije. Ceo sistem u ovom mlinu je zatvoren; zbog naglih promena preseka pri strujanju naglo se menjaju i brzine, a time i pritisci, što prouzrokuje intenzivnu kavitaciju. Kavitacija dovodi do vrlo tananog sitnjenja čestica koje su njoj izloţene.

MEŠANJE

Mešanje Mešanje se vrši u slučajevima kada se ţeli postići povećanje prelaza toplote sa čvrstog zida na tečnost ili obrnuto. Problem mešanja čvrste, sprašene materije takoĎe se sve češće nameće u hemijskom pogonu. U ovom slučaju cilj je da se što ravnomernije rasporedi jedna materija u drugoj kako bi se dobio po celoj masi isti sastav. Na taj način se dobijaju homogena obojenja i ravnomerno rasporeĎene fizičke osobine smešanog materijala. Smeša će biti utoliko homogenija ukoliko su finije isitnjene obe materije. Ovo bi bilo smešavanje. Ukoliko se radi o jako viskoznim tečnostima, plastičnim ili ţilavim masama, obični postupci mešanja nisu dovoljni za homogenizovanje mase. Zbog toga se mora prići novom postupku u kome se delovi jedne mase utiskuju silom u delove druge mase. Ovu operaciju nazivamo mešanje. Ukoliko su u pitanju jako ţilave i plastične mase tada se za ovako utiskivanje primenjuju znatne snage zbog čega se ovakvo mešanje naziva gnjetanjem.

Mešalice za teĉnost

Pri mešanju fluidnih tečnosti ne postoje neke naročite teškoće. U ovom slučaju zahvaljujući kinetičkoj energiji mase tečnosti, jedan deo mase se meša sa drugim, prodirući u njega.

Mešalice sa vertikalnim i iskošenim lopaticama

Delovi: 1) 2) 3) 4)

Vratilo Mešalice Cilindrični sud Motor

Mehanizam Ovu mešalicu čini cilindrični sud u koji je centrično postavljeno vratilo. Za vratilo su pričvršćene mešalice, a površine kojima mešaju tečnost postavljene su vertikalno. Sa motora obrtanje se prenosi na zupčanike a time i na vratilo. Zbog obrtanja lopatica počeće i tečnost na njima da se obrće. Zbog toga se pojavljuje centrifugalna sila, zbog koje će se masa tečnosti kretati prema periferiji. Ova mešalica ima jedan ozbiljan nedostatak. Ona meša slojevito što u krajnjoj liniji ne vodi dobrom mešanju cele mase. Da bi se ovaj nedostatak izbegao primenjuju se mešalice sa kosim površinama.

Mešalice sa kosim površinama

Kod njih zbog odbijanja tečnosti mase nastaje i komponenta koja tečnost usmerava na više ili na niţe, što vodi u krajnjoj liniji dobrom mešanju i izmeĎu samih horizontalnih slojeva. I ove mešalice imaju svoj nedostatak mada su mnogo bolje od prethodnih: tečna masa koja se odbija na više ili na niţe odbija se u paralelnim strujama tako da ne dolazi do meĎusobnog mešanja u samoj struji odbijene tečnosti.

Planetska mešalica Delovi: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Cilindrični sud Vratilo Zupčanici Ram Vertikalna osovina Mešalica Nosač mešalice Nepokretni zupčanik Zupčanik

Osobine Planetska mešalica se naziva zato što elemenat koji meša, kreće se kruţno oko ose obrtanja, obrčući se istovremeno i oko svoje sopstvene ose. Na taj način se izvodi sloţeno kretanje slično kretanju planetama oko sunca. Zahvaljujući ovome mešalica svojim aktivnim obrtnim delovima dolazi u dodir sa celom masom tečnosti, primoravajući je da se pod pritiskom koji izaziva, ostvari kretanje koje vodi intenzivnom mešanju čak i viskoznih tečnosti i masti.

Mehanizam U cilindričnom sudu postavljeno je centrično vratilo koje pokreću zupčanici. Za vratilo je pričvršćen ram u kome se obrće oko svoje vertikalne osovine mešalica sa tri peraja. Za nosač mešalice pričvršćen je veliki zupčanik. On je nepokretan. Vratilo mešalice se završava zupčanikom koji je ozubljen sa nepokretnim zupčanikom. Pri obrtanju vratila mora se obrtati ram. Zbog toga će kruţno da se kreće i vratilo mešalice sa zupčanikom. Budući da se zupčanik ne pokreće, zupčanik će se pri kretanju, pošto je ozubljen, morati obrtati oko svoje ose i tako izazivati obrtanje i mešalice i samih lopatica. Prema tome na osnovno kruţno kretanje rama nadodaje se i obrtno kretanje lopatica i oko svoje ose što vodi intenzivnom mešanju i viskoznih masa.

Propelerska mešalica

Ima izvitoperene površine mešanja. Zahvaljujući tome ugao površine za mešanje stalno se menja prema horizontali, zbog čega se menja i pravac odbijenih čestica. Deo površine lopatice uz samo vratilo je skoro horizontalan, dok se pri kraju povećava ugao nagiba uzimajući gotovo vertikalan poloţaj. Pri obrtanju propelera do mešanja dolazi kombinovanim dejstvom potiskivanja i vrtloţenja mase tečnosti što vodi vrlo intenzivnom mešanju.

Delovi 1) 2) 3) 4) 5)

Vratilo, Elektromotor, Propeleri, Zavrtanj, i Horizontalna osa.

Ukoliko se radi sa dva propelera, oni su tako postavljeni da pri obrtanju potiskuju tečnost jedan prema drugome. Zahvaljujući horizontalnoj osi moţe da joj se menja nagib, te time i smer struje koju ona izaziva u sudovima.

Spiralne mešalice

One su bliske propelerskim mešalicama. Kod njih se umesto propelera u difuzoru obrće kraća spirala. Njima se postiţe vrlo dobro mešanje, zahvaljujući snaţnoj struji tečnosti.

Turbinska mešalica Ovakav tip mešalica naziva se turbinskim mešalicama, jer obrtno kolo odgovara stvarno odreĎenom tipu vodne turbine.

Delovi: 1) Turbina 2) Usisna cev 3) Elektromotor Obrću se oko svoje vertikalne ose; one sa donje strane kroz usisnu cev usisavaju tečnost dok je periferno istiskaju. Zahvaljujući velikom kapacitetu ovakvih crpki dolazi do trenutnog mešanja tečnosti po celoj masi.

Mešalice za ĉvrste materije Vrlo je teško izmešati ĉvrste materijale ako se nalaze u finom praškastom stanju. Ovaj problem se znatno zaoštrava ako je jedna komponenta u maloj koliĉini. Da bi se osigurala što bolja homogenost mase, ovakva komponenta se vrlo briţljivo pomeša sa manjom koliĉinom druge; ako je potrebno ovo se još jedanput ponovi i sada sa nešto većom koliĉinom druge komponente i pošto se dobro homogenizuje ubacuje se u preostalu veliku koliĉinu druge komponente.

Gnjetalice Sluţe za mešanje jako viskoznih i ţilavih plastičnih masa. Delovi: 1-2) Čelične mesilice 3) Korito 4-5) Zupčanici 6) Motorni pogon 7) Poklopac Na ovaj način masa koju potiskuje sporija mešalica biva skidana od brţe, tj. masa koju potiskuje ispred sebe brţa mešalica biva utiskivana u masu koja se nalazi na sporijoj mešalici. Zahvaljujući tome,dolazi do dobrog proţimanja jedne mase u drugu, te tako i do homogenizovanja.

Mešalice sa valjcima One se često nazivaju i kalendri. To su horizontalno postavljeni valjci koji se na malom rastojanju jedan pored drugoga obrću različitim brzinama. Materijal koji treba smešati ubacuje se u vidu tanjih listova izmeĎu valjaka ovi ih zahvataju i pošto je zazor izmeĎu valjaka mali, utiskuju masu jednog lista u masu drugog ostvarujući zbog velikih pritisaka dobro proţimanje mase. Da bi se utiskivanje olakšalo, valjci se prema potrebi, zagrevaju parom ili električnom strujom do odreĎene temperature, radi omekšavanja listova. Vertikalnim popuštanjem mase dolazi do dobrog homogenizovanja.

PROSEJAVANJE

Prosejavanjem se pomocu sita razdvajaju zrna po velicini. Sita su površine na kojima se nalaze otvori iste velicine. U sita se ubrajaju površine s manjim otvorima, a u rešeta površine s većim otvorima. Oblik otvora moţe da bude različit: kruţni, kvadratni,pravougaoni itd. U laboratorijama se vrlo cesto vrsi prosejavanje da bi se saznalo kakvih zrnaca u nekoj smeši ima po velicini i koliko su teska. Da bi neko sito bilo dobro, potrebno je da su svi otvori na njemu jednaki. Materijal od koga se prave rešetke i sita najčešće je gvoţĎe, ali se često upotrebljava i mesing, čelik koji ne rĎa, a za najfinija sita –svila.

UreĊaji za prosejavanje

Prema načinu rada, koji odreĎuje i oblik sita ili rešeta industrijska sita moţemo podeliti na: 1) Ravna rešeta i gruba sita, 2) Dobošna rešeta i gruba sita, 3) Oscilaciona sita, i 4) Vibraciona sita.

Ravna rešeta i ravna gruba sita Ova sita sluţe za najgrublja razdvajanja komada. To mogu biti duge paralelne poreĎane kose šipke koje stoje na odgovarajućem rastojanju jedna od druge. Na njih se nabacuje materijal koji klizajući naniţe propada,dok veći komadi ostaju iznad rešeta. Da se ne bi lako zaglavio materijal izmeĎu šipki, presek im nije kvadratan, nego trapezast ili trougaon, sa širom stranom na gornjoj površini. Rešeta mogu biti načinjena i od jake pletene izukrštane ţice. Ova rešeta sluţe za razdvajanje manjih količina materijala; samo razdvajanje je nepotpuno.

Obrtno sito Obrtno sito čini izduţen doboš ili mnogougaona prizma koja se obrće oko svoje izduţene ose. Da bi materijal mogao da se kreće kroz sito, os aobrtaja je koso postavljena. Materijal se u sito uvodi kroz levak koji je na višem kraju sita(1). Zbog obrtanja sita i nagiba, materijal sporo klizi preko površina sita i istovremeno se prevrće, te se tako sistematsi prosejava. Po površini doboša mogu da budu jednaki otvori ili se, pak, sastoji iz više pojasa i na svakom su različite veličine otvora. Nasitniji otvori se nalaze na najvišem pojasu.

Oscilaciono sito

To su ravna sita koja osciluju u horizontalnoj ili kosoj ravni. Sito je razapeto na metalni ili drveni okvir i obešeno preko elastičnih vešalica o nosač. Šipkom ram je vezan za ekscentar koji pri obrtanju dovodi sito do živih oscilacionih kretanja. Materijal se s jedne strane polako nasipa na sito, prosev propada na niže, dok se neprosejani materijal otpušta sa suprotne strane.

Delovi

1) Horizontalno ravno sito, 2) Gvozdeni ram (gvoţĎe ili drvo), 3) Naročiti okvir, 4) Poluga, i 5) Šipka (drvo ili čelik).

Vibraciona sita Delovi 1) 2) 3) 4)

Okvir Izduženo sito Šipka Metalna ploča i elektromagnet

To su ravna izdužena sita razapeta za okvir. Sredina sita je preko šipke spojena za metalnu ploču koja učestano privlači elektromagnet. Zahvaljujuci oprugama s jedne i s druge strane elektromagneta, na površinu sita se prenose vibracije koje vode prosejavanju. Nedostatak ovog sistema je što se materijal sita brzo zamara i prska i što su najveće oscilacije u sredini, dok su na pričvršćenim ivicama minimalne. Zbog toga materijal beži od sredine ka ivicama i neravnomerno se prosejava.

Napomene u vezi sa prosejavanjem Frakcionisanje prosejavanjem je utoliko bolje ukoliko u odreĊenoj frakciji ima manje frakcije sa niţega sita. Ono se ocenjuje pomoću koeficijenta iskorišćenja sita. Veliĉinu ovog koeficijenta odreĊuju: 1) Oblik otvora sita i ĉestica 2) Brzina prosejavanja 3) Debljina sloja materijala iznad sita 4) Vlaţnost materijala 5) Brzina kretanja ĉestica i karakter 6) Naelektrisanje

TALOŢENJE

UreĊaji za taloţenje

Separatori U zavisnosti od principa rada moţemo ih svrstati u dve grupe: 1) Klipni separatori 2) Separatori sa kosim površinama za razdvajanje

Zgušnjivaĉi 1) Dorovi zgušnjivači 2) Vučni zgušnjivači

Separatori Ovim separatorima se postiţe u prvom redu razdvajanje materijala po specifičnim teţinama, pri čemu voda sluţi kao medijum u kome se ovo razdvajanje odigrava.

Klipni separatori Delovi: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) ,

Kraći valov, Pregrada, Pokretni klip, Ekscentar, Poluga, Opruga, Rešetka, Cev.

To je kraći valov po duţini pregraĎen pregradom. S jedne strane nalazi se pokretni klip, koji se kreće na više i niţe zahvaljujući ekscentru za koji je preko poluge pričvršćen. Zahvaljujući relativno brzom obrtanju ekscentra i maloj ekscentričnosti klip pri oscilacijama ima male amplitude a relativno veliku učestalost. Do separisanja u ovom separatoru dolazi zbog oscilovanja brzine proticanja tečnosti kroz materijal nasut na rešetku. Kada se klip pusti kroz materijal tečnost će brţe strujati i nositi sa sobom na više čestica koje manje podleţu inerciji, znači sitnije i specifično lakše.

Separatori sa iskošenim površinama Ovo je jedan od najstarijih načina separacije. U ovom slučaju suspenzija se sliva preko iskošene ravne izbrazdane površine. Pri slivanju specifično teţe čestice brţe padaju na dno i zbog trenja o njega zadrţavaju se. Specifično lakše čestice se taloţe na daljim mestima ili bivaju bez zadrţavanja nošene vodom. Sile koje deluju na česticu pri taloţenju moţemo razlikovati: 1) Sila teţe, 2) Sila koja izaziva pritisak i trenje tečnosti o čestice, i 3) Sila trenja o dno.

Zgušnjivaĉi Najprostiji aparati su cilindrični sudovi vertikalno postavljeni sa koničnim dnom. Kapacitet taloţnika ne zavisi od visine nego od brzine taloţenja čestica i veličine površine preseka. Ovaj taloţnik daje zgusnute taloge, zbog čega se i zovu zgušnjivači. Oni rade diskontinualno.

Delovi: 1) 2) 3) 4) 5)

Razvodni konus, Cev, Sabirnik, Sabirni oluk, Lula. Suspenzija se kreće na niţe u smeru taloţenja čestica. Kada doĎe do ivica razvodnog konusa bistra tečnost se kreće na više prelivajući se preko ivica cilindra dok se talog skuplja u konično dno odakle se povremeno otače. Ovaj taloţnik radi polukontinualno.

Dorovi zgušnjivaĉi Najpoznatiji taloţnici-zgušnjivači su Dorovi zgušnjivači. U njima se zgušnjavaju suspenzije pre nego što se izlaţu filtraciji kao i otpadne jalovine u cilju ponovnog upotrebljavanja vode za odgovarajući postupak. Suspenzija se uvodi kroz cev centralno u zgušnjivač. Na putu ka periferiji iz vode se istaloţe čestice, ona se preliva preko ivice i uvodi u sabirni oluk. Čestice se istaloţe po koničnom dnu pri čemu ih lopatice budući da su pogodno iskošene prema smeru obrtanja, potiskuju kao zgusnut mulj prema centru rezervoara odakle se isisavaju kroz cev pomoću centrifugalne crpke.

Vuĉni zgušnjivaĉ Kod ovog zgušnjivača pogon nosača lopatica nije centralan nego je periferan pošto se na periferiji nalazi motor.Točak se pri radu elektromotora obrće i vuče kruţno sa sobom celu konstrukciju. Nedostatak ovog zgušnjivača je što pri vrlo velikim opterećenjima ne moţe da se izdigne iznad mulja i da se tako delimično rastereti.

FILTRACIJA

Filtracija je operacija pri kojoj dolazi do razdvajanja čvrstih čestica od fluida, prolaskom fluida kroz filtracioni medijum na kome se zadrţavaju čvrste čestice. Fluid moţe da bude tečnost ili gas, meĎutim pod filtracijom u uţem smislu podrazumeva se razdvajanje čvrstih čestica od tečnosti.

Razlikuju se dva tipa filtracije: Prvi tip se primenjuje kod relativno koncentrovanih suspenzija i poznat je kao filtracija kroz pogaĉu. Drugi tip filtracije je slučaj kada se filtraciji izlaţe suspenzija veoma malih koncentracija i ovaj tip je poznat kao filtracija kroz filtracioni medijum. Pitanje izbora ureĎaja i postupka filtracije zavisiće kod svakog slučaja ponaosob. Analiza koja treba da predhodi odluci koji će uredjaj biti upotrebljen svodi se na odgovore na sledeća pitanja: 1) Pitanje filtrata, njegov viskozitet, gustina, hemijska reaktivnost, toksičnost, itd. 2) Pitanje čvrstih čestica suspenzije, njihovih prečnika, oblika, tendencije ka flokulaciji, sklonosti ka deformaciji, itd. 3) Pitanje koncentracije suspenzije, 4) Pitanje ukupnog kapaciteta, 5) Pitanje o vrednosti filtrata ili filtracione pogače, 6) Pitanje ţeljenog stepena razdvajanja, 7) Pitanje konačnog ekonomskog bilansa.

UreĊaje za filtraciju delimo na: Diskontinualne Peščani filter, Nuč filter, Filter sa poroznim cevima, Filteri sa pločama, Filter prese. Opšta karakteristika za ove filtere, izuzev peščanog je da postoje odreĎeni radni ciklusi koji se smenjuju i to: - period filtracije, - period ispiranja, - period praţnjenja, - priprema filtracionog ureĎaja za naredni ciklus.

a) b) c) d) e)

Kontinualne a) obrtni, b) trakasti filteri. Imaju prednost u odnosu na diskontinualne. Svi periodi filtracionog ciklusa odvijaju se sukcesivno bez skupog ljudskog rada. Mogu da rade pod različitim pritiscima, pod vakumom ili povišenim pritiskom.

PešĈani filteri Karakteristika peščanog filtera je da obično sluţi za odstranjivanje malih količina bezvrednih taloga te je s toga pogodan naročito za prečišćavanje vode. Oni mogu da rade pri niskom pritisku, ukoliko su otvoreni, a ukoliko su zatvoreni i pod povišenim pritiskom koji se ostvaruje crpkama. Što se tiče veličine peščanih filtera oni se grade ili u vidu zatvorenih metalnih cilindričnih sudova ili ukoliko su otvoreni predstavljaju četvrtaste ili okrugle bazene. Ukoliko se posle nekog vremena kapacitet odnosno brzina filtracije smanji, što nastaje zbog začepljivanja pora u sloju peska potrebno je sloj pročistiti. To se obično izvodi propuštanje vode kroz sloj u suprotnom pravcu od pravca filtrisanja.

DELOVI 1. Ulaz sirove vode, odnosno suspenzije ili izlaz vode koja je posluţila za ispiranje. 2. Odvazdušenje, 3. Peščani sloj, 4. Prstenasta cev za sakupljanje filtrata, 5. Izlaz čiste vode ili ulaz vode za ispiranje.

NUĈ FILTERI Koriste se za filtraciju gustih suspenzija. Mogu da rade kao vakuum filteri ili kao filteri pod pritiskom.

DELOVI: Cilindrično telo nuča, Filtraciona ploča, Otvor za praţnjenje, Dovod suspenzije pod pritiskom, Odvod filtrata. Filtraciona ploča se izraĎuje u vidu perforirane ploče prevučene filtracionom tkaninom ili od poroznih keramičkih ili porcelanskih ploča. Prednost nuč filtera pod pritiskom u odnosu na nuč filtere pod vakuumom je u većoj brzini filtracije koja se moţe postići. Ispiranje taloga na nuč filteru vrši se u istom smeru u kome protiče i filtrat.

1) 2) 3) 4) 5)

FILTERI SA POROZNIM CEVIMA Ovi filteri se izraĎuju u različitim veličinama, u zavisnosti od kapaciteta i ţeljene filtracione površine. Princip ovih filtera je da se porozne cevi u obliku epruveta izraĎene od porozne keramike prevučene filtracionom tkaninom zarone u suspenziju. Filtrat protiče kroz porozan zid cevi dok se filtraciona pogača obrazuje na spoljnoj strani cevi. Ovi filteri pogodni su zbog toga što se moţe ostvariti dosta veliki pritisak filtracije. Oni su pogodni za bistrenje suspenzije sa malim sadrţajem nečistoće, na primer otpadnih voda ili pijaće vode.

DELOVI 1) Cilindar filtera, 2) Gornje dance u kome se prikuplja filtrat, 3) Filtracione porozne cevi, 4) Pregrade – nosač cevi, 5) Pomično dno, 6) Mesto za uvodjenje suspenzije, 7) Odvod filtrata.

KELIEV FILTER DELOVI: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Cilindar Ploče Točkovi Šine Zatvarač Poluge Cevi Otvor Otvor

Suspenzija se uvodi kroz otvor 8, a kroz otvor 9 istiskuje se vazduh iz filtera pri dovoĎenju suspenzije. Suspenzija pod pritiskom ulazi izmeĎu ploča obrazujući pogače na stranama filtracionih ploča, dok filtrat ističe cevima. Pošto se postigne ţeljena debljina pogače kroz isti otvor 8 uvodi se tečnost za ispiranje koja prolazi kroz pogaču i odvodi se istim putevima kao i filtrat. Ploče se zajedno sa zatvaračem zahvaljujući točkovima izvuku iz cilindra. Tada se kroz cevi uvodi vazduh, pogača se odlepljuje i pada u podmetnuto korito.

FILTER PRESE Imaju široku primenu u hemijskoj industriji u obliku dva osnovna tipa i to: - komorne filter prese, i - ramske filter prese. U zavisnosti od načina odvodjenja filtrata postoje dva rešenja i to: - odvodjenje filtrata zajedničkom sabirnom cevi ili - neposredno ispuštanjem filtrata sa odgovarajućih ploča u sabirni kanal.

KOMORNA FILTER PRESA Sastoje se iz članaka u obliku ploča koje su konstruktivno sve istovetne.

DELOVI 1. Članci, 2. Drţači, 3. Metalne šipke, 4. Zavrtanj – zatvarač, 5. Čeoni zatvarač, 6. Slavina, 7. Sabirno korito, 8. Dovodna cev, 9. Filtraciona tkanina, 10. Manţetna, 11. Izlazni otvor.

Suspenzija ulazi u članke kroz dovodnu cev pod pritiskom. Preko svakog članka se navlači filtraciona tkanina sa obe strane. Suspenzija ulazi u komore koje su obrazovane kao šupljine izmedju susednih članaka, čvrste čestice se taloţe na filtracionim tkaninama a filtrat prolazi kroz tkaninu i kroz useke na članku sliva se prema izlaznom odvodu.

RAMSKA FILTER PRESA Predstavlja znatno savršenije ureĎaje u odnosu na komorne. Osnovna razlika u poreĎenju sa komornim je u tome što su članci kod ramskih presa meĎusobno različiti.

OLIVER FILTERI Poznati su i kao dobošasti filteri. Koriste se najčešće kao vakuum filteri. DELOVI Doboš  Korito  Filtraciona tkanina  Komora  Cevi  Razvodna glava  Mešalica sa klačenjem  Raspršivač  Noţ Ostvarivanje vakuuma ili pritiska ostvaruje se pomoću komora i cevi. 

TRAKASTI FILTERI Radi kao vakum filter.

DELOVI 1. Komora, 2. Odvodi za filtrat, 3. Odvodi za tečnost za ispiranje, 4-5. Obrtni doboši, 6. Noseća traka, 7. Filtraciona traka, 8. Valjak, 9. Levak, 11. Pregibni valjak, 12. Prihvatni bunker.

NEDOSTACI TRAKASTIH FILTERA : Zauzima mnogo više mesta i sa druge strane što je veliki deo trake pri vraćanju, praktično za filtraciju neiskorišćen.

Komorna filter-presa Komorna flter presa sastoji se iz podjednakih članaka koji se medjusobno priteţu tako da čini hermetički zatvorenu celinu. Članci (1) su obešeni preko naročitih drški (2) o jaku čeličnu šipku (3) i pritegnuti uz čelo prese (4) jakim zavrtnjem – zatezačem (5). Pritezanje moţe da se vrši i hidraulički. Sa donje strane članaka nalaze se slavine (6) za otakanje ocedine, a ispod njih korito (7) u koje se sabira ocedina ili skuplja talog pri praţnjenju. Zavrtanj (zatezač) pri zatezanju pritiskuje na završnu glavu (8), koja je sa spoljne strane zatvorena. Članci komornih filter-presa su tako podešeni da, kada se sastave zbog udubljenja koja se izmedju članaka nalaze, obrazuju komore u kojima se pri cedjenju skuplja pogača.

Cedilo - platno za cedjenje, (1) stavlja se na članke. Površine članaka na koje naleţe platno nisu glatke nego izbrazdane (5) kako bi ocedina mogla duţ njih da se sliva i sakuplja u najniţem delu, odakle se preko otvora za slavine (6) otače iz prese. Suspenzija kod ovih članaka dovodi se kroz sredinu članaka, pa se, prolazeći kroz njih, odliva na sve strane u komore. I ovde nastaje potreban pad pritisaka na samom cedilu. Platno koje sluţi kao cedilo u obliku je članka na koje se stavlja. Na platnu se nalaze otvori (7) kroz koje suspenzija treba da protiče. U ovom slučaju taj će se otvor nalaziti na sredini platna. Da suspenzija ne bi procurila ispod slobodnog kraja i tako ostala neprocedjena, platno se (1 i 2) priteţe uz otvore.

GASNI FILTAR Gasni filtar prečišćava gasove kao obični filtri pomoću cedila. U ovom slučaju cedilo je načinjeno od tkanine u obliku cevi. Gas koji treba da se prečišćava nalazi se izvan cevi ili u njoj. Da bi prošao kroz cedilo s jednei druge strane tkanine mora da postoji razlika pritiska, usled koje dolazi do pokretanja gasa i savladjivanja otpora na cedilu. Na slici je prikazan vrlo često upotrebljavani vrećasti filtar. Jedna komora (1) vrećastog filtra sastoji se iz većeg broja cevi načinjenih od tkanine (2), koje su donjeim krajem vezane za predkomoru (3) u koju se uvodi nečist gas. Cevi se nalaze u hermetički zatvorenoj komori sa profiltriranim čistim gasom (1). Ova komora se pomoću obrtnog leptira (4) spaja, zavisno od njenog poloţaja, ili za usisnu cev ventilatora (5) koji isisavanjem smanjuje pritisak (poloţaj I-I) ili za atmosferu (počoţaj II-II).

Dovodna cev (6) vezana je za glavnu razvodnu cev (7) za koju su vezane istovremeno i ostale komore celokupne instalacije. U glavnoj razvodnoj cevi, kao i u dovodnim cevima, pošto su vezane preko komora za ventilatore, pritisak je uvek manji od atmosferskog pritiska. Vrećasti filtri rade na sledeći način. Pošto je zbog poloţaja leptira (I-I) komora (1) vezana za usisni ventilator, preko cevi (5) u njoj nastaje vakuum zbog čega se kroz cevi od tkanine (2) usisava gas iz pretkomore (3), odnosno iz razvodne glavne cevi (7). Prolazeći kroz tkanin, gas gubi krupnije čestice koje na njoj ostaju kao na cedilu. Pošto se posle odredjenog vremena po unutrašnjoj površini cevinakupi mnogo prašine, potrebno je ukloniti je da bi se olakšalo filtriranje. Čišćenje cevnih filtara vrši se na taj način što se obrtanjem leptira do poloţaja (II-II) spaja komorasa atmosferskim vazduhom. Pošto je pritisak u predkomori niţi od atmosferskog, vazduh će se kretati u suprotnom pravcu kroz filtar i odnositi sa sobom nakupljenu prašinu. Da bi se ovo uklanjanje olakšalo, cevni filtri se vrlo snaţno protresu preko ekscentra (8) i poluge (9) za koju su filtri obešeni. Prašina pada u levkasto dno, odakle se povremeno iznosi. Vrećasti filtri vrlo dobro prečišćavaju vazduh i imaju veliki kapacitet.

FLUIDIZACIJA

Prisan kontak izmeĎu čestica čvrstog materijala i fluida, gasa ili tečnosti, pri izvoĎenju različitih tehnoloških postupaka, moguće je ostvariti na više načina. U najjednostavnijem slučaju kontakt se ostvaruje tako što fluid protiče kroz nepokretan sloj čestica čvrstog materijala, koje miruju jedne u odnosu na druge i ne menjaju poloţaj, tj. čestice se ne kreću relativno jedne u odnosu na druge niti relativno u odnose na zidove suda u kome se nalaze. Ovo stanje poznato je kao nepokretan – miran sloj čestice čvrstog materijala.

Ukoliko se ovaj sloj kreće naniže, uz održavanje kontakta između čestica, pod uticajem gravitacije, a kroz sloj protiče fluid u smeru suprotnom od smera kretanja čestica, radi se o pokretnom sloju čestica čvrstog materijala naniže.

U slučaju kada brzina fluida koji protiče kroz nepokretan sloj čestica čvrstog materijala postane dovoljno velika da se postigne relativno kretanja čestice jedne u odnosu na druge, kao i odnosu na zidove suda u kome se nalaze, ali bez odnošenja, kontakt se ostvaruje u fluidizovanom sloju čestica čvrstog materijala, a stanje ovakvog sistema poznato je kao fluidizacija.

Čestice odnose tokom fluida a ovo stanje poznato je kao pneumatski ili hidrauliĉki transport, zavisno od upotrebljenog fluida za transport čvrstog materijala.

Opšte karakteristike fluidizovanog sloja Fluidizacijom se naziva stanje dvofaznog sistema čvrste čestice – fluid, gas ili tečnost koje je okarakterisano meĎusobnim mešanjem čvrstih čestica, kao i mešanjem čvrstih čestica i agensa za fluidizaciju. Ona s druge strane predstavlja pojam kojim je obuhvaćen postupak prevoĎenja sloja čvrstih čestica u pseudohomogeni sistem i njegovo odrţavanje pod uticajem agensa za fluidizaciju, gasa ili tečnosti. Opisani pseudohomogeni sistem pri odreĎenim uslovima, dobiva mnoge od osobina tečnih fluida, tako da je i dobio ime fluidisani sloj. Stanje fluidizacije čvrstih čestica moţe se postići na više načina, ali je u svakom slučaju neophodno obezbediti uslove za razmenu mehaničke energije izmeĎu čvrstih čestica i izvora energije. U koliko se kao izvor energije koristi fluid pod pritiskom, koji protiče kroz sloj čvrstih čestica, moguće je ostvariti stanje poznato kao dinamiĉki fludizovani sloj ili samo fluidizovani sloj.

Pri relativno malim protocima fluida koji protiču naviše kroz šupljine izmeĎu čvrstih čestica, čestice ostaju praktično nepomične, što odgovara stanju nepokretnog sloja.

Povećanje protoka fluida dovodi do neznatnog pomeranja čestica naviše pri čemu se moţe uočiti vibriranje pojedinih čestica i njihovo kretanje u ograničenim oblastima sloja. Ovo stanje poznato je kao ekspandovani sloj. Pri daljem povećanju protoka fluida dostiţe se stanje u kome prestaje da postoji kontakt izmeĎu pojedinih čestica, čestice su suspendovane u toku gasa ili tečnosti. Opisano stanje sloja čvrstih čestica nazvano je početno fluidizovan sloj ili sloj sa minimalnom fluidizacijom.

U sistemima čvrste čestice – tečnost povećanje protoka fluida iznad vrednosti koja odgovara minimalnoj fluidizaciji obično dovodi do ravnomernog i progresivnog širenja fluidizovanog sloja. Ovakav tip sloja poznat je kao partikularno fluidizovani sloj, homogeno fluidizovani sloj, ravnomerno fluidizovani sloj ili sloj fluidizovan teĉnošću.

Fluidizovani sistem čvrste čestice – gas pri povećanju protoka gasa iznad vrednosti koja je neophodna za nastajanje sloja sa minimalnom fluidizacijom, sloj postaje nestabilan. Ovako fluidzovani sloj naziva se agregativno fluidizovani sloj, heterogeno fluidizovani sloj, mehurasto fluidizovani sloj, ili samo sloj fluidizovan gasom.

Fluidizovani sistem čvrste čestice – tečnost i čvrste čestice – gas pri odreĎenim uslovima mogu da poseduju jasno uočljivu gornju površinu sloja, što ukazuje da praktično nema odnošenja čvrstih čestica iz sloja. Ovakvo stanje poznato je kao fluidizovani sloj sa gustom fazom, što ukazuje da se čvrstim česticama i medijumima za fluidizaciju pripisuju osobine jedne faze. MeĎutim, ukoliko protok medijuma za fluidizaciju prevaziĎe brzina odnošenja, koja pribliţno odgovara brzini taloţenja, čvrstih čestica gornja površina fluidizovanog sloja iščezava a odnošenje čestica tokom fluida iz sloja postaje znatno. Ovo stanje poznato je kao fluidizovani sloj sa razblaţenom fazom i pneumatskim transportom čvrste faze.

Fluidizovani sloj se moţe definisati kao dvofazni sistem koji sadrţi čvrste čestice kroz koje protiče fluid brzinama većim od onih koje odgovaraju minimalnoj brzini fluidizacije, ali manjim od brzine odnošenja čestice. Ukoliko je zapreminska koncentracija čvrstih čestica uniformna u čitavnom sloju i ne menja se sa vremenom, nema fluktuacija zapreminske koncentracije čestica, sistem pokazuje osobine partikularno fluidizovanog sloja. U mnogim drugim slučajevima nije moguće postići partikularnu fluidizaciju ako se kao medijum za fluidizaciju koristi gas. Zapreminska koncentracija čvrstih čestica u ovakvim sistemima nije uniformna u sloju a fluktuacije zapreminske koncentracije čvrstih čestica, su znatne, odnosno postignuta je agregativna fluidizacija. Od faktora koji posebno utiču na stanje sloja fluidizovanog gasom najznačajniji su geometrijske karakteristike uredjaja u kome se sloj nalazi, tip raspodeljivača gasa, opseg veličine čvrstih čestica, tj.masa čestica.

KLASIFIKACIJA ĈESTICA U SLOJU PO VELIĈINI Pojava klasifikacije čestica moguća je i pri fluidizaciji čvrstih čestica različitih gustina. U koliko su čvrste čestice sitne, sklone stvaranju agregata ili kada su čestice sklone slepljivanju u sloju je jasno izraţena pojava nastajanja kanala. Gas protiče kroz obrazovane kanale, dok osnovne mase čvrstih čestica praktično ostaju nepokretne.

Fluidizovani sloj sa ograniĉenim kanalima

Uticaj geometrijskih karakteristika ureĎaja u kome se sloj nalazi moţe da bude u nekim slučajevima presudan na stanje sloja. Pri proticanju gasa i nastajanju mehurova, pojedini mehurovi se spajaju i rastu pri kretanju naviše kroz sloj čvrstih čestica što dovodi do nastajanja novog stanja poznatog kao fluidizovani sloj sa klipovima.

Prednosti i nedostaci fluidizacije u industrijskoj privredi Široko uvoĎenje fluidizacije u industrijsku praksu uslovljeno je sledećim prednostima fluidizovanog sloja.

1. Intezivno mešanje čvrste faze dovodi do pribliţno izotermskih uslova i izjednačavanje koncentracije u masi fluidizovanog sloja. Ovo onemogućava lokalno pregrevanje (ili podhlaĎivanje), omogućava optimalno odvijanje čitavog niza nekatalitičkih i katalitičkih procesa, prenosa toplote i mase dok se odrţavanje temperature izvodi relativno lako. 2. Brzine prenosa toplote i mase izmeĎu čvrstih čestica i gasa su veće u poreĎenju sa drugim vrstama kontakta. 3. Koeficijenti prelaza toplote pri prenosu toplote izmeĎu fluidizovanog sloja i površine za toplotnu razmenu su reda veličine odgovarajućih koeficijenata za tečnosti. 4. Mogućnost korišćenja čvrstih čestica malih dimenzija sa razvijenom specifičnom teţinom stvara preduslove za smanjenje termičkih i difuznih otpora što dovodi do povećanja proizvodnosti ureĎaja pri izvoĎenju prenosa toplote i mase, kao i hemijskih reakcija. .

5. Pokretljivost fluidizovanog sloja omogućava izgradnju aparata i ureĎaja sa kontinualnim dovoĎenjem i odvoĎenjem čvrste faze kao i relativno lako odrţavanje temperature na potrebnoj vrednosti. 6. Hidraulički otpor fluidizovanog sloja je relativno mali a gotovo je nezavisan od protoka medijuma za fluidizaciju u oblasti postojanja fluidizovanog sloja. 7. Široki opseg osobina čvrstih čestica i medijuma za fluidizaciju omogućavaju dovoĎenje čvrste faze u fluidizovani sloj u zrnastom stanju u obliku suspenzije ili pasti. 8. Relativno jednostavne konstrukcije izuzimajući pojedine elemente, ureĎaje sa fluidizovanim slojem omogućavaju dovoljno laku eksploataciju kao i mehanizaciju i 5automatizaciju pojedinih radnih operacija.

Osnovni nedostaci fluidizovanog sloja su sledeći: 1. Ostvarenje i održavanje potpuno suprotno strujnih tokova čvrste faze i medijuma za fluidizaciju nije moguće u jednom fluidizovanom sloju, usled intezivnog mešanja faza. 2. Brzo mešanje čvrstih čestica u sloju dovodi do nejednakog vremena zadržavanja čestica u uređajima. U kontinualnim postupcima ovo uslovljava da je proizvod koji se dobija, neujednačenog kvaliteta i nižu konverziju, posebno pri reakcijama sa visokim nivoima konverzije. 3. Nepoželjne promene osobina čvrstih čestica usled istiranja, raspadanja, privlačenja slojeva nepoželjnih materijala, slepljivanja, aglomeracija čvrstih čestica. 4. Potreba za ugrađivanjem posebnih elemenata za uklanjanje čvrste faze iz tokova medijuma za fluidizaciju na izlazu iz uređaja sa fluiodizovanim slojem, naročito u koliko se radi o slojevima čestica širokog opsega granulometrijskog sastava.

5. Odnošenje znatnih količina čvrste faze iz fluidizovanog sloja, posebno u slučaju rada sa polidisperznim čvrstim česticama, širokog opsega glanulometrijskog sastava, što ima za posledicu smanjenje radnih brzina medijuma za fluidizaciju ili posredno povećanje dimenzija. 6. Erozije cevnih vodova i ureĎaja usled abrazije koje vrše čvrste čestice 7. Pri izvoĎenju nekatalitičkih procesa na visokim temperaturama aglomeracija i sinterovanje sitnih čestica moţe da zahteva sniţavanje temperature čime se znatno smanjuje brzina reakcije.

CENTRIFUGIRANJE

Centrifugisanjem se,kao I filtrisanjem, razdvaja tečna od čvrste faze. Centrifugisanje se vrši u slučaju kada je odnos tečne faze prema čvrstoj veliki, odnosno kada se čvrsta faza nalazi u obliku kristala,vlakana,itd. Centrifugalna sila pri rotaciji deluje na čvrstu materiju kao i na tečnost mnogo većom silom nego u gravitacionom polju. Zbog toga će tečnost da prolazi lakše kroz cedilo. Teorija centrifugisanja: Kretanje čestica u centrifugalnom polju podleţe osnovnim zakonima koji su veoma slični uslovima kretanja čestica kroz fluid i gravitacionom polju. Jedina razlika je u ubrzanju koje je u centrifugalnom polju funkcija poluprečnika.

UreĊaji za centrifugiranje Prema naĉinu rada centrifuge se dele na: Diskontinualne One se prema načinu praţnjenja dele na: 1. Centrifuge sa gornjim praţnjenjem, i 2. Centrifuge sa donjim praţnjenjem. Prve tehnički realizovane centrifuge su diskontinualno radile. Po konstrukciji dele se u dve grupe: 1. Obešene centrifuge, i 2. Stojeće centrifuge.

Kontinualne

OBEŠENA CENTRIFUGA Cela centrifuga je obešena o osovinu Delovi: 1) Perforirani doboš centrifuge 2) Nosač 3) Vratilo 4) Levkast zatvarač 5) Obručina 6) Oklop 7) Cev 7) Osovina (gornja slika) 8) Konična cev 8) Kuglast zglob (gornja slika)

9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17)

Vešalica Ploča Noseće leţište Obod Cilindrična kutija Čelični prsten Kaišnik Pogonski kaiš Kuglasto leţište

Centrifuga sasvim mirno radi samo kada je centrirana, tj. kada se teţište celog obrtnog sistema poklopi sa osom rotacije.

STOJEĆA CENTRIFUGA Ona je nasaĊena na vratilo

Delovi: 1) Vratilo, 3) Prigušivač, 4) Čaura sa kuglastim leţištima. Doboši centrifuga izraĎuju se od bakra, bronze, aluminijuma ili specijalnih čelika koji ne rĎaju. Po unutrašnjoj površini doboša stavlja se specijalno pletena čelična mreţica ili talasast izbušen lim, koji mogu da podnesu opterećenja sprečavajući istovremeno da platno za ceĎenje nalegne na pun metal i tako onemogući oticanje tečnosti sa toga dele površine.

Pri radu diskontinualnih centrifuga u jednom radnom ciklusu imamo uglavnom ĉetiri faze: 



 

Punjenje pri stajanju centrifuge ili sporom obrtanju. Puštanje centrifuge u pokret do punog broja obrtaja uz eventualno pranje. Ovo se postiže prskanjem tečnosti po unutarnjoj površini pogače. Isključenje motora i kočenje centrifuge. Pražnjenje centrifuge.

Centrifuga sa kontinualnim radom Tipičan predstavnik ove vrste je Laughlin centrifuga. Nju čini: 1) Doboš, 2) Oklop, 3) Kanali, 4) Periferni kanal, 5) Otvor, 6) Horizontalno vratilo, 7) Spirala, 8) Levak, i 9) Transporter.

Mehanizam Pošto su brzine doboša i spirale različite, to će spirala potiskivati materijal koji se centrifugiše po unutarnjoj površini perforiranog doboša s leva u desno. Na tom svom putu materijal će se cediti i na kraju ispadati kroz otvore za praţnjenje. Sirov materijal ubacuje se s desne strane centrifuge kroz levak, biva zahvatan puţastim transporterom i tako ubacivan u doboš centrifuge. Ova centrifuga radi potpuno kontinualno ali je zato dosta sloţena te prema tome i skupa.

CIKLONI Primena centrifugalne sile za razdvajanje gasovitog medijuma od suspendovane čvrste materije tehnički je ostvaren u “ciklonima”, koji nose taj naziv zato što se u njima suspenzija vrtloţno kreće omogućujući centrifugalnoj sili da izdvoji čestice čvrste materije iz gasovite struje.

Delovi: 1) 2) 3) 4) 5)

Cilindrični sud, Konus, Dovodna cev, Cev, Ispusna cev.

MEHANIZAM Suspenzija se u cilindrični sud uvodi s gornjeg kraja kroz dovodnu cev tangencijalno na cilindar. Zbog toga će se ova struja kretati periferno uz unutrašnji zid cilindra. Pošto se kroz cev postavljenu aksijalno u cilindar isisava gasoviti medijum to će struja suspenzije spiralno da se okreće oko usisne cevi u sve manjim prečnicima da bi najzad kroz donji deo cevi bila isisana. Ciklon je vrlo prost ureĎaj sa nepokretnim delovima zbog čega se moţe izraditi od svakog materijala:čelika,keramičkim i vatrostalnim materijalom, itd. Pogodan je i za prečišćavanje vrelih gasova zbog čega se mora izraditi od vatrostalnog materijala. Nedostatak ciklona je što nepotpuno odvaja čvrstu od gasovite faze.