Энергетический расчет.

Центрифуги – сравнительно энергоемкие машины, так как они перерабатывают значительные объемы про­дукции и имеют большие частоты вращения ротора. Методы расчета затрат энергии для центрифуг различных типов имеют некоторые различия.

Центрифуги периодического действия работают циклично, с по­следовательным чередованием всех этапов рабочего цикла, сле­довательно, энергозатраты во время цикла меняются, и в расчетах необходимо учитывать расход энергии в период пуска, центрофугирования, загрузки суспензии и т. д.

В центрифугах непрерывного действия период пуска имеет относительно малую продолжительность по сравнению с остальными операциями. При этом одновременно осуществляются все процессы и, соответственно, расход энергии определяется суммой расходов энергии на отдельные операции. Одной из энергоемких операций является выгрузка осадка, так как он прижимается центробежными силами к фильтрующей поверхности или внутренней поверхности ротора и для сдвига или срезания осадка необходимо значительное усилие.

Центрифуги периодического и непрерывного действия имеют некоторые общие статьи расхода энергии.

В период пуска центрифуги вращающимся массам сообщается кинетическая энергия, ротор разгоняется до рабочей скорости ω. Для расчета мощности во время пуска необходимо подсчитать мо­менты инерции всех вращающихся масс относительно оси вращения. Если загрузку ротора центрифуги периодического действия осуществляют до начала его разгона, то необходимо учи­тывать и момент инерции массы загрузки. После суммирования моментов инерции определяют мощность центрифуги в момент пуска, кВт:

, (Е)

где J — суммарный момент инерции относительно оси вращения, кг·м²; t_п — время пуска, с.

Мощность на сообщение кинетической энергии жидкой фазе суспензии при работе центрифуги, кВт:

, (Е )

где ψ = (r²_рт – r²_сл)/ r²_рт — коэффициент заполнения ротора; α = ( _т – _с)/( _т – _ж); β = ( _т – _о)/( _т – _ж) — коэффициенты, характеризующие содержание жидкой фазы в суспензии и осадке; _т , _{с, о} и _ж - плотность соответственно твердой фазы, суспен­зии, осадка и жидкой фазы, кг/м³; Vж — жидкостной объем ротора, м³; r_сл — радиус слива, м; t₃ — время заполнения жидкостного объема ротора осадком, с.

На сообщение кинетической энергии твердой фазе требуется мощность, кВт:

, (Е^II)

где m_t — масса твердой фазы, кг; ψ₁ — коэффициент заполнения жидкостного объема ротора.

Мощность кВт на преодоление сил сопротивления трения ротора о воздух возрастает с увеличением угловой скорости ротора и составляет:

, (Е

где с = 12,0 ·10-6 — постоянная, характеризующая сумму всех не­известных постоянных; _в = 1,3 кг/м³ — плотность воздуха; L — длина ротора; R_н — средний радиус наружной поверхности ротора.

Мощность, затрачиваемая на трение в подшипниках, кВт:

(Е^IV)

где f —коэффициент трения в подшипниках; P₁ и P₂— динамические нагрузки на подшипники, МН; d₁, d₂ — диаметры цапф валов подшипников.

Динамические нагрузки Р на подшипники зависят от дисбаланса ротора, неуравновешенности осадка, неравномерности подачи суспензии и т. п. Их определяют через соответствующую статическую нагрузку Р_ст:

Для определения мощности электродвигателя привода в пуско­вой период N_пуск необходимо просуммировать составляющие в мощности этот период [формулы (Е),(Е''),(Е^IV) ]:

.

Для рабочего периода также суммируют все составляющие мощности [формулы (Е ), (Е''), (E'''), (Е^IV)]: N_р = N_ж + N_т + N_в +N_под; в ряде случаев добавляют мощность на выгрузку осадка, на трение в уплотнениях и т. п.

Центрифуги периодического действия.