Воздушный сепаратор принцип работы

Воздушные сепараторы. Сортирование измельченного материала

Разделение, или сортирование, измельченного материала по крупности зерен производят либо при движении его в воздушном потоке, либо в движущейся струе воды.

Наиболее распространена воздушная классификация, которую проводят в воздушных сепараторах-аппаратах, работающих по принципу использования центробежных сил, а также сил тяжести.

Различают три типа воздушных сепараторов:

1. Центробежно-воздушные, или механические, в которых воздушный поток замкнут внутри самого сепаратора.
2. Воздушно-проходные, или пневматические, с проходным воздушным потоком.
3. Вращающиеся, с проходным воздушным потоком.

Центробежно-воздушный сепаратор (рис. 1) состоит из двух конусов, концентрически вставленных один в другой. Во внутреннем конусе 1 на центральном валу расположены крыльчатка вентилятора 5, тарелка 4 и центробежное лопастное колесо 3.

Рис. 1. Центробежно-воздушный сепаратор:
1-патрубок для отвода готового продукта; 2-наружный конус; 3-центробежное колесо;
4-нрашающаяся тарелка; 5-крыльчатка вентилятора; 6-поворотные створки;
7-внутренний конус; 8-патрубок для отвода крупных частиц на повторный размол.

Продукт подается из мельницы на быстро вращающуюся тарелку 4 и отбрасывается центробежной силой к стенке конуса. Вентилятор, расположенный над тарелкой, создает направленный кверху воздушный поток. Частицы материала увлекаются воздухом и проходят через колесо 3, где отделяются мелкие частицы; затем частицы попадают в кольцевое пространство между конусами. Более крупные частицы, не выпавшие под действием силы тяжести, отбрасываются к стенкам внутреннего конуса и удаляются через патрубок 8 в мельницу на повторный размол.

Мелкие частицы сползают по стенкам наружного конуса 2 и удаляются в качестве готового продукта через патрубок 7.

Воздух, освобожденный от частиц материала, возвращается через зазоры между поворотными створками 6 во внутренний конус сепаратора и таким образом совершает замкнутый цикл.

Сепараторы с проходным воздушным потоком выгодно отличаются от механических сепараторов отсутствием вращающихся частей. В самом сепараторе отделяются только более крупные частицы, а готовый продукт удаляется в отдельном циклоне, причем вентилятор устанавливают вне сепаратора.

Наиболее простой и распространенный сепаратор этого типа (рис. 2) состоит из двух конусов, образующих две разделительные камеры-внутреннюю и кольцевую.

Рис. 2. Воздушно-проходной сепаратор:
1-труба для ввода исходного продукта; 2-внутренний конус; 3-наружный конус;
4-поворотные створки; 5-труба для отвода готового продукта;
6-патрубок, для отвода крупных частиц.

Продукт размола поступает в воздушном потоке по трубе 1 со значительной скоростью (15-20 м/сек) и попадает в кольцевое пространство между внутренним конусом 2 и наружным 3. Здесь скорость потока снижается до 4-6 м/сек, благодаря чему из него под действием силы тяжести выпадают наиболее крупные твердые частицы. Далее поток огибает верхний край внутреннего конуса и проходит через направляющие поворотные лопасти (створки) 4, которые придают ему вращательное движение.

Интенсивность отделения частиц зависит от положения лопаток. Если лопатки поставлены тангенциально, то выпадение частиц во внутреннем конусе происходит главным образом под действием центробежной силы, если же они поставлены радиально, то осаждение происходит за счет инерционных сил, при изменении направления движения. В наружном конусе выпадают более крупные частицы, которые через патрубок 6 направляются обратно в мельницу. Продукт тонкого помола выходит вместе с воздухом через трубку 5 и направляется в циклон, где он отделяется от воздушного потока.

Вращающиеся сепараторы с проходным воздушным потоком изготовляют в виде ряда пластин (створок), укрепленных на угольниках и вращающихся вместе с мельницей, или в виде нескольких дисков с лопатками, вращающихся в горизонтальной плоскости, которые устанавливают непосредственно над мельницей (так называемые турбинные сепараторы).

А.Г. Касаткин
Основные процессы и аппараты химической технологии
(Глава XVIII. Измельчение, грохочение и дозирование твердых тел / Тонкое измельчение)

Сепаратор воздуха и шлама для систем отопления

Воздушные пробки, микроскопические пузырьки и различные загрязнения могут значительно нарушить функционирование системы отопления, а также снизить ее эффективность. Сепаратор воздуха и шлама позволяет устранить все вышеперечисленные факторы, затрудняющие работу отопительной системы.

Сепаратор микропузырьков и шлама Flamcovent Clean 22 мм — 2» (Нидерланды).

Наличие воздуха и воздушных пробок в системе отопления создает следующие проблемы для работы ее элементов:

• Снижение теплоотдачи отопительных приборов;
• Преждевременный износ деталей циркуляционного насоса (подшипники, лопасти), а также снижение эффективности его работы;
• Внутренние поверхности радиаторов, труб и котлов отопления подвержены ускоренному воздействию коррозии.

Единственным прибором, способным полностью решить проблему воздушных пробок является сепаратор воздуха.

Модель Flamcovent 3/4″ без шламоуловителя. Стоимость около 2 000 руб.

Теплоноситель на основе обычной водопроводной воды содержит в своем составе большое количество растворенного воздуха, который при нагревании высвобождается и превращается в множество мелких пузырьков. Наибольшее количество пузырьков образуется в месте нагрева теплоносителя, т.е. в котле отопления. После этого, пузырьки распространяются по отопительному контуру, где и растворяются в теплоносителе при его остывании.

Установив сепаратор воздуха и шлама на подаче, сразу после котла, можно удалять образованные в котле пузырьки. Таким образом теплоноситель, поступающий в отопительный контур становится полностью очищенным от кислорода.

Помимо этого, обезвоздушенный теплоноситель будет поглощать кислород в тех местах системы отопления, где он присутствует. Например, если стенки полимерных труб не имеют антидиффузионного покрытия, они в любом случае будут пропускать в систему кислород в малых количествах. Этот кислород поглощается обезвоздушенным теплоносителем и доставляется в сепаратор, где и удаляется. Таким образом, можно полностью развоздушить систему отопления.

К недостаткам сепаратора воздуха относится тот факт, что он, создавая сопротивление потоку теплоносителя, влияет на гидравлику всей отопительной системы.

Принцип работы сепаратора воздуха

Сепараторы Flamcovent (Нидерланды)

Конструкция сепаратора воздуха Flamcovent.

Основу конструкции сепараторов от голландской компании Flamcovent составляют PALL-кольца из нержавеющей стали. Проходя через корпус сепаратора, поток теплоносителя замедляет свой ход, при этом мелкие пузырьки воздуха «приклеиваются» к стенкам PALL-колец. Далее мелкие пузырьки собираются в более крупные и поднимаются в воздушную камеру конической формы, где выпускаются наружу через спускной клапан. Снижение скорости потока теплоносителя позволяет крупным пузырькам легко всплывать наверх.

Внешний вид и принцип работы PALL-колец. Один сепаратор в зависимости от модели может содержать от 115 до 4 000 таких колец.

Сепараторы Reflex Exair (Германия)

Основу конструкции немецкого сепаратора Reflex Exair составляет особая сетка, которая расположена на пути следования потока теплоносителя. Конструкция сетки не влияет на гидравлические показатели системы, т.к. практически не создает потери давления в продольном направлении. Сетка уменьшает турбулентность, что позволяет микропузырькам подниматься наверх в воздушную камеру.

Конструкция сепаратора Reflex Exair (Германия).

Объемная воздушная камера создает своего рода барьер между теплоносителем и воздухоотводным клапаном. Камера предотвращает попадание в клапан частиц различных загрязнений. Возможны различные способы подсоединения к системе: резьба, фланец, сварка (от ¾ до DN 300).

Сепараторы SpiroVent (Нидерланды)

Основу конструкции голландского сепаратора SpiroVent составляет медная трубка с медной сеткой. Сетка уменьшает турбулентность, что позволяет остановить микропузырьки любого размера. Далее пузырьки поднимаются вверх и отводятся из системы через автоматический воздухоотводчик.

Конструкция сепаратора микропузырьков Spirovent.

Рекомендации по монтажу

Требования к установке сепаратора в отопительной системе.

Сепаратор воздуха и шлама устанавливается на подаче сразу после котла. Как уже было отмечено выше, наибольшее количество пузырьков высвобождаются из воды при ее нагреве в котле. Если их не удалить сразу, они растворяться в остывающей воде.

Прибор устанавливается перед циркуляционным насосом. Таким образом исключается попадание пузырьков воздуха в корпус насоса, что в свою очередь снижает износ деталей насоса.

Видео

Воздушными сепараторами называют устройства и машины, сортирующие мелкоизмельченный материал по крупности и удель­ному весу с помощью воздушного потока

ВОЗДУШНЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ ПЫЛЕОСАДИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

§ 11.1. Воздушные сепараторы

Воздушными сепараторами называют устройства и машины, сортирующие мелкоизмельченный материал по крупности и удель­ному весу с помощью воздушного потока.

Твердые частицы материала в воздушном потоке находятся под воздействием сил тяжести и инерции и сил давления и трения, соз­даваемых воздушным потоком.

Частицы материала при свободном падении в неподвижной среде или в вертикальном потоке двигаются ускоренно относительно среды до тех пор, пока сила тяжести G=тg уравновесится давле­нием потока. Действие силы потока Р (Н) при различных скоро­стях потока

где k_с — коэффициент аэродинамического сопротивления среды, за­висящий от особенностей движения потока, характеризующихся числом Рейнольдса; А —площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную направлению относительной скорости потока (А = к_ф πd 2 /4), м 2 ; р_с —плотность среды (р_с=у_с/g), кг/м₃; у_с — удельный вес среды, Н/м 4 ; g — ускорение силы тяжести, м/с 2 ; v — относительная скорость потока, т. е. скорость обтекания частицы потоком жидкости или газа, м/с; kф — коэффициент формы части­цы (для шаровидных частиц &ф=1,0, для округленных— 1,1, для угловатых—1,5, для продолговатых—1,8 и для пластинчатых — 3,8).

При равновесии сил, когда G=Р, скорость осаждения станет постоянной, а при восходящем потоке, двигающемся со скоро­стью V, частицы витают в потоке, оставаясь неподвижными относи­тельно стенок трубы или камеры, в которой двигается поток. Такую скорость называют скоростью витания V_ВiТ, а условие витания оп­ределяют формулой

v_вит = (11.3)

Если скорость воздушного потока v_в превысит V_ВИТ, то частица получает некоторую скорость относительно окружающих предме­тов v_ч, равную этому превышению, т. е. V_в—V_ВIIт=V_ч или V_вит— = V_В—v_ч. Чем меньше размер частицы и ее плотность, тем меньше скорость витания.

Принцип действия воздушных сепараторов основан на различии скоростей осаждения и витания частиц различной крупности, так как силы тяжести и инерции зависят от куба диаметра частицы, а сила давления потока — от квадрата диаметра. Скорость и на­правление воздушного потока подбирают такими, чтобы крупные частицы осаждались, а более мелкие уносились воздушным пото­ком или осаждались на некотором расстоянии от крупных.

Работу сепараторов, так же как и грохотов, характеризуют коэффициентом эффективности (КПД), т. е. отношением веса от­деленного тонкого продукта к весу продукта такого же состава, содержащегося в исходном материале, а также степенью загряз­ненности фракций инородными частицами. Экономически наиболее целесообразно применение воздушной сортировки при крупности частиц менее 100 мкм, когда механическая сортировка становится неэффективной. Воздушные сепараторы широко используют при работе помольных машин (шаровых, роликокольцевых и других мельниц) в замкнутом цикле и при сочетании помола с подсушкой материала.

Устройство сепараторов.Камерный сепаратор с восхо­дящим воздушным потоком (рис. 11.1, а) является наи­более простым. Смесь частиц различной крупности воздушным потоком, скорость которого значительно превышает скорость вита­ния наиболее крупных частиц, подают по трубе 2 в камеру /. Так как сечение камеры в несколько раз больше сечения трубы, ско­рость потока в камере во столько же раз снижается и становится недостаточной для поддержания наиболее крупных частиц. Круп­ные частицы осаждаются и удаляются через трубу 3, снабженную секторным затвором 4, а мелкие частицы уносятся через выходное отверстие и по трубе 5 направляются в осадительное устройство или фильтр.

Камерный сепаратор с горизонтальным воздуш­ным потоком (рис. 11.1, б) состоит из подводящего и отводя­щего трубопроводов, камеры и бункеров. Материал из мельницы или из питателя / подают в камеру с воздушным потоком, двигаю­щимся по трубе 2. Так как сечение камеры велико, воздушный поток вместе с материалом вдоль камеры двигается медленно, и материал осаждается так, что крупные частицы попадают в пер­вый бункер 3, снабженный затвором 4, мелкие — в бункер 5, име­ющий затвор 6, а мельчайшие по трубе 7 уносятся и улавливаются в специальных осадительных устройствах.

Центробежный дисковый сепаратор (рис. 11.1, в) состоит из быстровращающейся от привода 5 тарелки 3, на кото­рую самотеком поступает материал из бункера 2 по открытой снизу и несколько приподнятой над тарелкой трубе. Вокруг тарел­ки концентрично расположены кольцевые желоба /, в которые и попадает материал, веером разлетающийся с тарелки под действи­ем центробежных сил. Более крупные частицы обладают наиболь­шей силой инерции и попадают в удаленные желоба, а мелкие — в более близкие к оси вращения тарелки. Желоба закрыты кожу­хом 4.

Рассмотренные сепараторы недостаточно эффективны, но прин­цип их действия используют в более совершенных конструкциях. В комбинированных сепараторах разделение материала происходит и завершается в замкнутом пространстве посредством воздушного потока, создаваемого внутренним вентилятором, а в проходных сепараторах воздушный поток создается вентилятором, расположенным вне сепаратора, и из воздушного потока, вносяще­го материал в сепаратор, выделяется лишь крупная фракция, а мелкая выносится из сепаратора тем же воздушным потоком и осаждается в специальных устройствах.

Сепаратор проходного типа с неподвижными лопатками (рис. 11.1, г) состоит из двух конусов — наружно­го 2 и внутреннего 3. Материал вдувается по трубе 7 со скоро­стью 18. 20 м/с (для частиц до 5 мм в поперечнике), проходит между конусами и попадает во внутренний конус 3. Благодаря увеличению площади поперечного сечения конуса по сравнению с подводящей трубой скорость воздушного потока уменьшается и наиболее крупные частицы выпадают в нижнюю часть наружного конуса. Этому способствует также удар частиц об отбойный конус и трубу /. Материал с воздушным потоком во внутреннем конусе благодаря тангенциальному расположению лопаток двигается по спирали, крупные частицы отбрасываются центробежными силами к стенкам, проходят в наружный конус и по трубе 8 удаляются, а мелкие уносятся по трубе 6 в осадительное устройство.

Крупность отделяемых частиц регулируется изменением накло­на лопаток 4 посредством кольца 5. Чем круче повернуты лопатки от радиального направления, тем больше сопротивление воздушно­му потоку, больше центробежные силы и меньше размер частиц, уносимых из сепаратора. Такие сепараторы служат для получения тонкой фракции, соответствующей 10 . 20% остатка на сите № 009. Производительность зависит от диаметра сепаратора (500. 4000 мм) и составляет 8 т/ч и более.

Применяют также одноконусные проходные сепараторы, у ко­торых центробежные силы сообщаются частицам быстровращаю-щимися лопатками, прикрепленными к вертикальному валу. Гра­ница разделения материала по крупности в таких сепараторах регулируется частотой вращения лопаток, что значительно меньше затрудняет движение воздушного потока при прохождении им сепа­ратора, чем при использовании неподвижных направляющих лопа­ток. К таким машинам относится одноконусный отбойно-вихревой сепаратор (рис. 11.1, д), состоящий из подводящей трубы /, в кото­рую подается аэросмесь исходного материала, конического корпу­са 3 с трубой 2 для отвода крупных частиц и ротора 4 с лопатка­ми 5, вращающегося от электродвигателя 8 через клиноременную передачу 6. Материал вместе с воздушным потоком, двигающимся со скоростью до 25 м/с, входит в пространство между корпусом и ротором (отбойная зона), где более крупные частицы ударами лопастей отбрасываются к стенкам кожуха и опускаются в тру­бу 2. В верхней части ротора (вихревой зоне) выступающие ло­патки создают быстрое вращение воздушного потока и материала, благодаря чему частицы определенной крупности центробежными силами также отбрасываются к кожуху, а мелкие вместе с возду­хом устремляются к центру и уносятся через отводящий патрубок 7 в осадительное устройство. Сепаратор отделяет до 76% частиц крупностью менее 20 мкм.

Сепаратор воздуха и шлама: очистка и защита системы отопления

Чтобы отопительная система функционировала без удручающих сбоев, воздуха в ней быть не должно. Внушительное количество кислорода в теплоносителе может «породить» такие явления, как шумные насосы, батареи, которые не нагреваются.

Не меньшим бедствием является и коррозия – процесс разрушения металлов, из которых созданы трубы, клапаны. Для защиты системы от разрушительных процессов применяется специальное устройство – сепаратор. Его задача – собрать кислород, «гуляющий» в воде, затем убрать его из теплоносителя.

Отрицательное влияние воздуха на работу системы отопления

Неискушённому человеку трудно поверить, что обычный воздух может становиться колоссальной проблемой. Но приходится признать: на состояние отопительной системы кислород действует, как медленный яд на живое существо.

Приведём лишь некоторые примеры ухудшения работы системы по вине воздуха:

1. Мелкие пузырьки воздуха, прилипающие к стенкам радиатора, не позволяют ему отдавать тепло. Эффективность отопительного «организма» резко снижается.
2. Насос, подающий воду, быстрее изнашивается.
3. Кислород, попадающий в трубы, фильтры, клапаны и потребители, разрушает металл.
4. Ржавчина, которая появилась в результате коррозии, «блуждает» вместе с массами воды. Скапливаясь, она становится шламом (грязью) и может привести к неисправности системы.

[advice]Стоит отметить: антикоррозионной защиты у насосов, баков и других элементов системы нет. Всё-таки, на присутствие газов в отопительной системе создатели этих конструкций не рассчитывают. Если бы пришлось защищать от разрушительных процессов всю систему, она бы резко подорожала.[/advice]

Методы борьбы с воздухом в трубах

До недавнего времени с присутствием газа в трубах специалисты боролись такими способами:

• следили, чтобы система постоянно находилась под небольшим давлением (эта хитрость защищает от подсасывания кислорода);
• использовали специальные трубы, через стенки которых воздух проникнуть не может;
• в тех участках, где кислороду легче всего скапливаться, устанавливали отводчики воздуха.

[warning]Обратите внимание: качество расширительных баков также влияет на степень проникновения кислорода в систему.[/warning]

Опыт показал, что воздухоотводчик наиболее эффективно справляется с задачей ликвидации кислорода лишь тогда, когда он работает в паре с сепаратором.

Способы проникновения кислорода в систему

Многие люди, расстроенные слабым отоплением в жилище и частым скоплением кислорода в радиаторе, спешат обвинить в этих неприятностях специалистов, которые проектируют и устанавливают отопительное оборудование.

Неопытному человеку проще сделать вывод, что элементы системы отопления не слишком качественны, негерметичны, чем разобраться в истинных причинах появления газа в трубах.

Назовём основные способы попадания воздуха в систему:

1. Кислород оказывается в трубах в виде микроскопических пузырьков, находящихся в толще воды. Когда вода становится горячей, воздух «убегает» из неё, превратившись в свободный газ. И чем больше нагревается жидкость, тем большее количество газа из неё выйдет.
2. Воздух проникает через соединительные элементы (прокладки, воздухоотводчики).
3. После ремонтных работ кислород может буквально «ворваться» в систему отопления.

Если говорить откровенно, полностью защитить отопительное оборудование от попадания кислорода нереально. Даже длительный простой системы приводит к тому, что воздуха в ней оказывается слишком много, и его приходится спускать.

Чтобы надёжно защитить трубы, фильтры и другие составляющие отопительной системы, необходим воздушный разделитель (сепаратор). Использование этого компактного приспособления помогает решить проблему «воздушного нашествия». А значит, вы избавитесь от шлама, который появляется из-за активности кислорода.

Отводчик воздуха и сепаратор – не одно и то же

Часто приходится слышать вопросы, чем отличается воздушный разделитель от воздухоотводчика.

На первый взгляд, эти два приспособления выполняют одну задачу – удаляют из отопительных систем кислород. Но отводчик воздуха убирает газы из системы постепенно, по мере их скопления.

Сепаратор действует более решительно. Он быстро разделяет газы, растворённые в воде, и выводит их из системы отопления.

Если вы желаете, чтобы все элементы отопительной системы работали бесперебойно, стоит установить разделитель воздуха. Важно подобрать компактное приспособление, которое бы справлялось с обязанностями выведения кислорода из теплоносителя. В последние несколько лет огромной популярностью пользуются сепараторы flamcovent.

Эффективность этих приспособлений огромна, ведь в основе их работы лежит принцип слияния. Суть метода: крошечные пузырьки воздуха, соприкасаясь с поверхностью устройства, прилипают к ней. За короткий промежуток времени пузырьки объединяются в большие «облака». Потом они отрываются от сепаратора и всплывают.

Важное значение Pall колец

Если вы задумались о приобретении сепаратора воздуха, вам наверняка станет любопытно, за счёт чего разделители flamcovent так быстро и качественно «выуживают» из потока даже крошечные пузырьки воздуха.

В корпусе этих устройств находятся специальные приспособления – pall кольца. Вода соприкасается с поверхностью этих колец, а они притягивают к себе маленькие и более крупные воздушные пузырьки, находящиеся в ней. Чтобы уровень воды в разделителе был постоянным, а ликвидации воздуха ничто не мешало, в верхней части устройства установлен поплавковый воздушный клапан.

Изготавливаются воздушные разделители flamcovent в двух вариантах:

1. Устройство с латунным корпусом и резьбовым креплением.
2. Сепаратор воздуха со стальным корпусом, покрытым эмалью. Тип крепления – сварной или фланцевый.

Преимущества разделителей воздуха Flamcovent

Разумеется, сепараторы воздуха flamcovent не случайно стали наиболее востребованными.

Потребителей привлекают в этих устройствах следующие преимущества:

• сепаратор не покрывается ржавчиной;
• работа устройства благотворно влияет на качество воды;
• для очищения разделителя воздуха не обязательна остановка всей системы;
• устанавливать такое приспособление достаточно просто.

[advice]Полезно знать: сепаратор flamcovent clean может удалять из системы не только воздух, но и шлам.[/advice]

Это устройство «вытягивает» из воды механические включения. Удлинённая камера в нижней части корпуса, а также – специальная сетка способствуют осаждению твёрдых частиц. Важно сказать, что в отстойной камере нет pall колец. Благодаря этому нюансу, частицы грязи из разделителя воздуха выводятся без проблем.

Смотрите видео, в котором наглядно показан принцип работы сепаратора воздуха и шлама Flamcovent: