Задача статьи - дать понимание базовых принципов сепарации и объяснить как работает центробежный сепаратов. Начнем с базовых принципов и сформулируем закон Стокса.
🟡Гравитационная сепарация
Давай взглянем на танк, в котором находится смесь воды и шлама.
Какова основная причина того, что частицы шлама осядают на дно танка?
Осаждение шлама происходит из-за разности плотностей воды и шлама.
Большие частицы шлама оседают на дно танка быстрее, чем маленькие.
Итак, два фундаментальных факта, лежащих в основе сепарации звучат так:
- Чем дольше проходит сепарация, тем лучше её эффект.
- Разного размера частицы осаждаются с разной скоростью и чем меньше частицы, тем дольше будет протекать процесс сепарацииц.
Эти факты - важная часть закона Стокса, о котором мы поговорим позже.
🟡Ламинарный и турбулентный потоки
Давай для осаждения более плотных примесей из воды возьмем проточный танк, то есть танк, через который очищаемая гравитационным методом сепарации вода протекает непревывным потоком. Проток обозначим Q.
Но, остаются ли осажденные частицы на дне по мере того, как его достигнут? Почему осажденные частицы не смываются потоком вовы в сторону слива из танка? И, осаждается ли шлам в не зависимости от скорости протока и формы танка?
Ответы на эти вопросы важны для понимания того, как работает центробежный сепаратор.
Смотри на рисунок 1.4. При умеренных протоках частицы будут осаждаться на дне танка и не будут смываться в сторону слива из-за разных скоростей перемещания слоев жидкости в танке. Чем глубже частицы опускаются в танк, тем ниже скорость жидкости, которая их переносит. Поэтому в конечном итоге они оказываются на дне танка, где скорость потока минимальна и не способна сдвинуть осажденные частицы.
Разная же скорость жидкости обусловлена природой ламинарного потока жидкости, когда жидкость течет медленно, как бы слоями, причем слои не перемешиваются друг с другом, а скорость каждого слоя падает по мере приближения к дну танка под действием сил трения между этими слоями и дним танка. На рисунках 1.4 и 1.5 скорость потока показана красными стрелками.
Смотри на рисунок 1.5. Если же скорость потока будет достаточно высокой , чтобы слои жидкости начали перемешиваться друг с другом, ламинарный проток сменится турбулентным. При этом скорость протока жидкости по всему объему танка будет примерно одинаковой, и достаточной для того, чтобы смывать частицы шлама в сторону слива из танка.
Вывод. Для того, чтобы процесс сепарации гравитационным методом вообще сотоялся, нельзя допускать возникновения турбулентного потока, а для этого необходимо ограничивать скорость протока жидкости через танк.
🟡Производительность
Производительность - очень важный параметр люблй установки и для отснойного танка (переливной танк, о котором шла речь ранее) тоже.
Давай представим, что перед нами стоит задача - на выходе из танка получить воду заданной степени очистки. Исходя из нее мы может определить максимально возможную скорость потока (нельзя допустить перехода в режим турбулентного потока). Давай обозначим этот максимально допустимый проток как Qc, где «с» означает производительность (от Английского «capacity»). Увеличение протока через танк выше значения Qc приведет к снижению качества сепарации, ведь в потоке появятся турбулентные составляющие, что будут смывать осажденные частицы шлама со дна к сливу.
Объём нашего танка обозначим как «А», что будет равен произведению длин трех его граней (прямоугольник все же).
А скорость осаждения частиц на дно танка обозначим как «Vg». И, да, скорость осаждения частиц - это скорость перемещения частиц по вертикали под действием силы тяжести.
Тогда, максимальная производительность этого танка будет равна произведению скорости осаждения частиц на объём танка.
🟡Подробнее о скорости осаждения
Давай взглянем на перемещение одной частицы шлама в объёме воды. Как показано на рисунке 1.8 частица движется по диагонали, что обусловлено действием на неё двух сил.
Во-первых, гравитация, она воздействуюет вообще на все, что нас окружает и капелька шлама - не исключение; под действием вилы тяготения она движется вниз.
Во-вторых, в горизонтальном направлении капелька движется увлекаемая потоком воды.
Vg - это скорость движения частицы по вертикали, и, следовательно, если бы не было горизонтальной составляющей, частица просто оседала бы на дно.
Две, не зависящие друг от друга скорости дают результирующую, направленную по диагонали.
🟡Закон Стокса
Из написаного выше мы понимаем, что скорость осаждения частиц напрямую влияет на скорость гравитационной сепарации, но скорость осаждения - не единственный параметр. Вот еще параметры, оказывающие влияние на скорость сепарации:
- Размер частиц. Еще в начале статьи было сказано, что размер частиц напрямую влияет на скорость их осаждения. Чем больше частица, тем она тяжелее, тем быстрее она движется ко дну танка.
- Плотность частиц. Чем больше разница в плотностях частиц шлама и воды, тем быстрее будет протекать процесс сепарации.
- Вязкость. Вязкость - это мера сопротивления жидкости. Чем выше вязкость, тем сложнее её перемешивать и перекачивать, тем сложнее в ней происходит перемещение осаждаемых частиц.
Закон товарища Стокса…
В общем, скорость осаждения частицы прямо пропорциональна квадрату её диаметра, разности плотностей (частицы и жидкости), ускорения свободного падения, и обратно пропорциональна восемнадцати кратной вязкости (выведено экспериментально).
На вопрос «нахрена, а главное, зачем» тебе, Инженер, все это, я отвечу, что, взглянув на формулу, можно сразу понять какие параметры оказывают наибольшее влияние на скорость осаждения. И речь тут не только про отстойные танки, но и про центробежные сепараторы, в которых гравитация заменена в разы большей центробежной силой (об этом позже), и сепараторы льяльных вод и любые каскадные танки, коих на твоем пути будет бесконечное количество.
🟡Зависимость эффективности сепарации от протока и объёма
Рисунок 1.9 показывает простую зависимость эффективности сепарации в отстойном танке в зависимости от протока. Это еще одна наглядная демонстрация ОБРАТНОЙ зависимости эффективности от производительности.
Для центробежных сепараторов существуют специальные номограммы, определяющие равновесные точки процесса сепарации в зависимости от таких параметров как: проток, плотность и температура. Это - ответ на вопрос «почему на борту определенного судна стоит определенной производительности сепаратор».
На рисунке 1.10 изображена простая зависимость эффективности сепарации от объёма танка. Все очень наглядно. Чем больше объём танка, тем меньше вероятность того, что частицы шлама достигнут точки слива обработанной воды.
🟡Как же можно повысить эффективность сепарации?
А теперь поговорим о том, как можно повысить эффективность сепарации, тут мы уже вплотную подойдем к конструкции центробежного сепаратора.
🟡Пластины
Давай снова вернемся к отстойному танку. Внесем одину простую, но очень важную модификацию. Установим разделительные пластины в танк, как указано на рисунке 2.2. Вообще, пластины могут быть установлены и вертикально.
В статье говорится, что установка пластин способствует снижению пути, который проходят частицы шлама при отстаивании.
🟡Почему пластины важны
Для того, чтобы понять каким образом пластины повышают эффективность, давай посмотрим на них по ближе. Вспоминаем начало статьи, где мы уже говорили о том, что чем ближе к поверхности дна танка, а в данном случае к пластине находится поток, тем ниже его скорость; это ламинарный поток.
На рисунке 2.3 изображено 3 частицы на разном удалении от пластин. Красными стрелками обозначены результирующие направления движения, а черными - составляющие. Стрелки, направленные вниз, показывают направление движения, создаваемое силоя тяжести (эти стрелки равны для всех трех частиц, ведь гравитация действует на все три частицы одинаково). Черные стрелки, направленные вверх с наклоном, параллельным пластинам обозначают вектор движения частицы, задаваемый потоком воды. Эти скорости разые для всех трех частиц, так как поток ламинарный и чем ближе к пластине, тем ниже скорость.
🟤Левая частица будет двигаться как в сторону потока воды, так и вправо, к стенке пластины (все из-за гравитационной составляющей силы).
🟤Средняя частица двигается горизонтально, так как сила тяжести не изменилась, а вот скорость потока ближе к стенке пластины снизилась.
🟤Частица справа будет двигаться только вниз так как скорость потока воды близ пластины (в ламинарном режиме) практически равна нулю, а сила тяжести все та же. Поэтому движения вдоль потока на наблюдается. Частица двиется только вниз.
🟡Вывод
Взгляни еще раз на частицы, движущиеся между пластин. Красными стрелками обозначены результирующие направления движения. Обрати внимание из чего складывается каждая из них и поймешь, почему частицы в разных положениях в потоке движутся в разных направлениях.
Принцип очень прост. Чем больше пластин будет в наборе, тем большее количество частиц будет двигаться в основном вниз. В высокоскоростных центробежных сепараторах распределение скоростей движения между дисками выглядит немного иначе, но принцип остается тем же.
🟡Центробежная сепарация
Гравитационная сепарация осуществляется под дейстивем силы тяжести - «g».
Для того, чтобы повысить эффективность сепарации мы можем заменить гравитацию в разы большей центробежной силой, задав отснойному танку вращение. В случае вертикальной компановки центробежного сепаратора частицы теперь будут двигаться к переферии барабана, а не вниз, так как центробежная сила, создаваемая заданным вращением в разы больше силы тяжести.
На сколько же центробежна сила больше естественной природной силы тяжести? В зависимости от конструкции центробежного сепаратора в 5000-15000 раз выше. Существенная прибавка к скорости перемещения частиц в объёме жидкости.
В конечном итоге сила, действующая на частицы будет зависеть от скорости вращения и радиуса танка, который мы теперь будем называть барабаном.
Есть, правда, одно существенное отличие от гравитационной сепарации. Дело в стом, что сила тяжести действует на частицу равномерно на протяжении всей траектории движения, так как в масштабе планеты частица становится ближе к гравитационному центру нашей зелено-голубой планеты настолько незначительно, что этим вообще можно пренебречь. Но вот в случае с цетробобежной силой в барабане сепаратора частица заметно ускоряется по мере движения к переферии барабана. Смотри на формулу на рисунке 2.5. Чем дальше частица от центра вращения, тем больше радиус, тем выше конечная скорость перемещения частицы.
И еще один важный момент. Взгляни на модифицированный для центробежного случая закон стокса и обрати внимание на то, что угловая скорость возедена в квадрат. Это означает, что с ростом частоты вращения барабана скорость перемещения частиц в барабане будет расти экспоненциально, но есть и обратная сторона. Экспоненцаильно будут расти и затраты энергии на достижение таких параметров, ведь, энергия не берется из ниоткуда и не уходит в никуда.
🟡Изменим немного форму танка (барабана)
Взгляни на изменения формы танка (далее «барабана»).
- Мы начинали этот разговор с очень простой формы сосуда (номер 1 на рисунке 2.6)
- Добавлением пластин (далее «тарелок») мы значительно повысили эффективность сепарации посредством сокращения траектории осаждения частиц (номер 2 на рисунке 2.6)
- Третий вариант почти не отличается от второго, но такая модификация позволит тебе, Инженер, понять почему центробежный сепаратор, с которым тебе придется работать очень много, в разрезе выглядит именно так. По факту, ничего не изменилось, просто немного поменялась форма входного патрубка и теперь мы можем подводить и отводить обрабатываемую жидкость с одной стороны.
🟡Смена гравитации на центробежную силу
Если взять третий вариант барабана с рисунка 2.6, повернуть его на 90 градусов и вращать, мы получим поперечный разрез барабана современного центробежного сепаратора.
Центробежная сила в высокоскоростных центробежных сепараторах эквивалентра примерно 7000 g, то есть в 7000 раз выше силы тяжести.
🟡Конструкция высокоскоростных сепараторов
Взгляни на рисунок 2.8.
В центре барабана размещено набор тарелок (дисков), что являются эквивалентом пластин в отснойном танке, вот только отснойный танк был на киртинке двухмерным, а мы живем в 3D, поэтому плоские пластины приобретают форму конусообразных тарелок.
На каждую тарелку припаяны дистанцирующие пластины (caulk) толщиной от 0,4 до 0,8 миллиметров для того, чтобы обеспечить установку тарелок на равном удалении друг от друга. В специальных барабанах дистанция между тарелками может достигать и 2-х миллиметров, например, в индустриальных моделях, обрабатывающих растительные и животные жиры. Дистанция между тарелками в таких устройствах увеличена для того, чтобы предотвратить быстрое заростание набора тарелок и увеличить количество моточасов без обслуживания.
Запомни, Инженер, набор тарелок - это очень важная часть центробежного сепаратора, потому как именно в наборе тарелок и происходит осаждение частиц из объёма обрабатываемой жидкости.
При заростании зазоров между тарелками шламом производительность и эффективность центробежного сепаратора существенно снижается.
🟡Проток между тарелками
Давай взглянем на рисунок 2.9, на котором схематически изображен зазор между тарелками. Зазор между тарелками, как и говорилось ранее, может варьироваться, в зависимости от предназначения сепаратора.
Ты же помнишь, что на частицу в потоке действует две силы, центробежная и сам поток жидкости.
Скоростной профиль между дисками имеет параболический профиль, что обусловлено снижением скорости потока близ поверхностей тарелок.
Подобный эффект имеет местобыть и в трубах и в реках, течение которых может быть очень сильным по центру и полностью отсутствовать у берегов.
Если мы представим как частица входит в зазор между дисками, то начнет она свой путь по центру, так как поток сильнее именно там. Но по мере продвижения по зазору между дисками посредством потока очищаемой жидкости на частицу начинают действовать в разы большие силы (описанные ранее), застааляющие её перемещаться ближе к поверхности тарелок. По мере продвижения частицы к стенке тарелки, действие на неё силы потока жидкости ослабевает, а центробежной силы увеличивается, что заставляет частицу двигаться навстречу основному потоку к переферии барабана сепаратора в пространство для аккумулирования шлама.
Беря во внимание тот факт, что чем ближе к переферии, тем большая сила действует на частицу, гораздо более эффективно подавать очищаемую жидкость ближе к переферии дисков, нежели по центру.
🟡Корпус барабана
До этого момента мы использовали схематическое обозначение барабана, но давай теперь перейдем к более реальным изтбражениям.
На рисунке 2.11 половинка барабана все еще похожа на отснойный танк.
Если наполнить эту половинку барабана водой, то можно уже отстаивать шлам, использую только силу тяжести. Рисунок 2.12.
Рисунок 2.13 показывает, что частицы быстрее осядут там, где дистанция дл корпуса меньше. Так и есть. Но вот форма корпуса способствует аккумулированию шлама в одном месте - на переферии с наибольним радиусом.
С осаждением и выделением в осадок твердых частиц все понятно. но что если нам нужно разделить две жидкости с разными протностями? Как можно это организовать, беря на вооружение те знания, что мы получили к этому моменту?
🟡Разделенный барабан
Для того, разделять жидкости с разными плотнотсями достаточно уже созданной центробежной силы, но вот для того, чтобы контролировать уже разделенные потоки необходимо установить специальные элементы, делящие барабан на две камеры. Смотри рисунок 2.15.
Думаю, что само собой разумеется, что жидкость с большей плотностью по примеру частиц шлама рассмотренных выше будет скапливаться у периферии барабана, в то время как жидкость с меньшей плотностью будет скапливаться в центре.
Посмотри на рисунок 2.16 и обрати внимание на конструкцию выходного сечения. Оно полностью заполнено водой, что не даст жидкости с меньшей плотностью, маслу например, перелиться в в полость, предназначенную для воды. Это такой гидрозатвор.
Рисунок 2.17 позволяет нам сравнить поперечное сечение половинки барабана с U-трубкой со сливами на разных высотах. Для более плотной жидкости слив расположен ниже, для более легкой выше. Если мы продолжим попослять барабан водой, то она просто будет переливаться из барабана через слив, предназначенный для более плотной жидкости, не достигая перелива для менее плотной жидкости.
Для простоты, давай обозначим более плотную жидкость «тяжелой», а менее плотную «легкой».
🟡Добавим масла
При добавлении масла в барабан, в котором уже присутствует вода мы сможем ясно определить границу разделения сред. Она образуется так как вода и масло имеют разные плотности и не смешиваются.
Кстати, видео по границе раделения сред я уже делал. Вот тебе, Инженер, ссылочка, если ты не видел: https://vk.com/video-176947689_456239187
Из-за разностей плотностей уровни этих двух жидкостей в сообщающихся сосудах, в U-трубке например, будут разными. Масло будет немного выше, ведь его плотность ниже.
Посмотри на рисунок 2.18. Красными стрелками обозначены высоты уровней воды и масла и сопоставлены корпус барабана и U-трубка, что дает понять довольно наглядно, что эффект один и тот-же, просто в барабане выглядит немного по другому.
Границу разделения сред можно сдвинуть. Как? Можно варьировать высоту столба масла или воды, и то и то будет одинаково эффективно. Но вот плотность масла может быть разной, к тому же масло далеко не гомогенно по своей структуре если работает в системе смазки какого-либо механизма. Учитывать такое количество не поддающихся регулированию параметров невозможно, поэтому гораздо проще регулировать высоту столба воды. Устройство, регулирующее положение границы разделения сред, то есть регулирующее уровень перелива воды, называется гравитационным диском.
Рассматривая рисунок 2.20, можно понять, что гравитационный диск (Gravity disc) это просто перегородка, высота которой может варьироваться. Чем выше высота - тем выше столб воды и наоборот. В контексте барабана гравитационный диск - это, как ни странно, диск с калиброванным отверстием, диаметр которого может быть разным. По факту, на борту этих гравитационных дисков целый комплект, что позволяет покрывать весь спектр существующих масел.
Положение границы разделения сред, регулируемое выбором гравитационного диска (на самом деле на положение границы влияет и проток и температура и плотность масла, но гравным образом диск), критически важный параметр, поскольку при слишком маленьком диаметре диска в барабане будет слишком много воды и она неизбежно будет попадать в отсепарированное масло, что не хорошо. А если диск будет слишком большим, тогда масло будет уходить через гидрозатвор вместе с водой.
🟡Тарелки
Без тарелок, конечно, тоже можно сепарировать, но эффективность такой работы весьма сомнительна, поскольку работать будет только центробежная сила.
Добавив тарелки мы добавляем еще одну составляющую - сокращаем путь частицам при их осаждении (смотри выше).
Помнишь, что при движении между тарелками влияние протока на частицы снижается по мере сближения частиц со стенками тарелок? Вот в этом и эффект.
🟡Как еще повысить эффектиыность?
Опять таки, если мы переведет такой барабан в вертикальное положение и раскрутим его, то заменим тем самым силу тяжести центробежной силой, величина которой при неизменных габаритах барабана будет зависеть от часторы вращения. На сколько это эффективно? Примерно в 7000 раз.
🟣Барабан и другие элементы конструкции
Сейчас мы взглянем на барабан в конечной его форме, на его основные компоненты, физические ограничения современных сепараторов и научимся выбирать гравитационный диск.
🟣Сепаратор
На рисунке 3.1 изображен полуразрез барабана центробежного сепаратора и обозначены его основные элементы.
Подача необработанного масла, частицы шлама. Обозначен выход обработанного масла и выход отсепарированной воды.
🟣Базовые принципы сепарации
Давай взглянем на обычный центробежный сепаратор. Он ведь может еще на друх разных режимах работать: режиме пурификации и режиме кларификации. Сейчас расскажу.
🟣Пурификация (удаление воды)
Режим пурификации представляет собой работу сепаратора, при которой загрязненное и обводненное масло проходит через барабан и выходит уже очищенным и обезвоженным. Вода сбрасывается свободно через специально отведенный для этого патрубок. На выходе очищенного масла установлен клапан, при помощи котрого нужно регулировать обратное давление и контрольные приборы.
🟣Режим калрификации
Режим кларификации предназначен для удаления, в основном, механических примесей. На этом режиме нет свободного сброса отбитой к переферии барабана воды. Для работы на этом режиме гравитационный диск меняется на специальный, с наименьшим диаметром отверстия, что не позволяет воде переливаться. В этом случае вода из барабана удаляется только при разгрузке сепаратора, открытии барабана для сброса накопленного шлама.
Почему мы имеем разные режимы, да ещё и требующие внесения изменений в конструкцию? Дело в том, что существуют физические ограничения в работе центробежных сепараторов.
Режим пурификации позволяет хорошо отбивать из масла или топлива воду, но такой режим не эффективен при плотности масла или топлива выше 991 кг/м3 и вязкости выше 600 сСт.
Режим кларификации не имеет ограничения по плотности поскольку не имеет выхода для воды и топливо не сможет перелиться в воду, но режим кларификации не позволит отбивать воду, если её в топливе или масле большое количество.
Вот тебе несколько примеров использования разных режимов.
Пурификация:
- первичная обработка топлива
- первичная обработка масла
- первичная обработка гидравлического масла
Кларификация:
- финишная обработка топлива
- финишная обработка гидравлического масла
Заметил, что режим кларификации не используется для очистки системных масел? Этому есть причина.
Дело в том, что на режиме кларификации в барабан не подается вода для создания гидрозатвора, которая препятствует налипанию шлама на элементы барабана и способствует их легкому уделению при разгрузке барабана. А ведь продукты старения системного масла (двигателей например) это как раз липкий шлам, что способен неравномерно налипнуть на барабан, что приведен к разбалансированию устройства. Учитывая высокую скорость вращения барабана, можно представить последствия такой разбалансировки.
🟣Проблемы в работе центробежного сепаратора
Как я и говорил, режим кларификации не применим для очистки системных масел. А теперь раскажу почему именно это так.
Системное масло двигателя содержит сульфат кальция, это продукт нейтрализации серной кислоты (продукт поединения серы из топлива и водяных паров, самый главный плохиш, в честь которого придуман термин «низкотемпературная коррозия»).
Моторные системные масла имеют запас по щелочному числу именно для нейтрализации кислых продуктов работы двигетеля. В процессе нейтрализации серной кислоты карбонатом кальция образуется сульфат кальция, вода и углекислый газ. И проблема именно в сульфате кальция.
Дело в том, что сульфат кальция и обычная водичка - это ГИПС.
И пока в нем есть вода, он остаётся пластичным, но безо воды довольно быстро отвердевает, да еще и хорошей адгезией обладает, то есть прилипает к стенкам барабана сепаратора.
Учитывая тот факт, что в режиме кларификации в барабан не подается вода для гидрозатвора, можно визуализировать то, что примерно будет происходить с течением времени на периферии барабана. Но это не опасно, пока налипает равномерно, в конечном итоге сепаратор просто не прострелится или барабан не закроется после прострела, но вот если налипшие гипсовые наросты оторвутся от барабана неравномерно… На той частоте вращения, на которой работает центробежный сапаратор это вызовет сильую вибрацию, и последующее, весьма быстрое, разрушение механизма, и, если рядом находился оператор, лёгкий испуг в лучшем случае.
Но, не всё так грустно, есть еще умные люди на планете и, если сильно хочется, то кларифаер можно перепрограмировать на работу с маслом, в этом режиме в барабан всеже будет добавляться гидрозатвор, хоть и меньше, чем для пурификации. На примере Альфа Лаваль (чью статью я и перевожу) есть серия сепараторов LOPX или S серия сепараторов, что могут это делать.
🟣Барабан сепаратора (Пурификация)
Взгляни на поперечное сечение барабана. Подскажу, есть всего три точки, на которые стоит обращать пристальное внимание, это: верхний диск (Top disc), граница раздела сред (Interface) и грвитационный диск (Gravity disc).
Топ диск. Разграничивает воду и масло в барабане.
Граница раздела сред. Гипотетическая линия, на которой происходит разделение воды и масла. В реальности линия эта весьма размытая, не четкая.
Гравитационный диск. Внутренний диаметр этого диска - один из факторов, влияющих на положение границы раздела сред.
На рисунке 3.5 видно, что граница раздела сред находится в пределах топ диска, а вода, отбиваемая из масла, движется к периферии барабана и, затем наверх, к гравитационному диску.
После запуска сепаратора по мере отделения воды граница раздела сред немного сдвинется к центру, движенние это будет продолжаться до тех пор, пока вода не начнет переливаться через бурт гравитационного диска. В этот момент граница раздела сред считается установившейся.
🟣Барабан сепаратора (Кларификация)
Если посмотреть на барабан, то можно найти и топ диск и гравитационный диск. Вот только внутренний диаметр этого диска самый маленький и называется он Clarifier disc или кларификационный диск (на собратах от Митсубиши на таких дисках вместо диаметра набито две буквы «GH».
В этом случае нет и границы раздела сред, потому что воды практически нет. Если же в в барабане на таком режиме аккумулируется большое количество воды, то она не сможет перелиться через гравитационный диск, так как его диаметр слишком мал и вода будет уходить вместе с обрабатываемым маслом.
🟣Факторы, влияющие на положение границы раздела сред
🔴Граница смещается к центру
Представь, Инженер, что барабан сепаратора раскручен и сепаратор работает в нормальном режиме, при этом граница раздела сред установлена в нужной позиции. Что может произойти, или, что должно произойти, чтобы гранца сдвинулась к центру барабана?
- Если в барабан начнет поступать масло или топливо с меньшей плотностью, граница сдвинется к центру. Вспоминай U-трубку и то, как распределяются высоты столбов жидкостей с разными плотностями.
- Если вязкость масла или топлива упадет (при перегреве, наример), граница тоже сдвинется к центру.
- Если выбранный гравитационный диск слишком мал (внутренний диаметр), граница раздела изначально будет расположена ближе к центру.
В особо запущенном случае, например, если на барабан сепаратора, работающего в режиме пурификации утановили кларифакационный диск, сепаратор превращается в насос, ведь вода не может покинуть барабан, хоть механические примеси и отбиваются.
Ну и чем же так неприятно смещение границы раздела сред к центру?
Дело в том, что выход воды к периферии барабана возможет только в довольно узком секторе, а именно: от внешнего края дисков до отвестий или прорезей в их юбках. Если эти отверстия перекроет вода (сместится сильно к центру), то воде останется только один путь - на выход вместе с потоком масла. И сепаратор превратится в насос.
А самое плохое заключается в том, что первичных признаков такого стечения обстоятельств нет, поэтому о том, что сепаратор перестал отбивать воду мы узнае только из анализов системного масла того механизма, что обслуживается этим сепаратором.
🔴Граница смещается к периферии
Еще одна проблема, если граница раздела сред смещается к периферии и выходит за пределы топ диска. В этом случае «уходит» гидрозатвор, а он не позволял маслу или топливу уходить в патрубок сброса воды. И в этом случае мы будет терять масло (или топливо).
Как же это может произойти?
- Слишком большой гравитационный диск. Подобран неправильно.
- Высокая плотность обрабатываемой жижы.
- Высокая вязкость обрабатываемой жижы.
- Высокий проток обрабатываемой жижы.
- Еще одной причиной может быть загрязненный набор дисков. При заростании зазора между тарелками шламом возрастает давление перед набором дисков, что тоже смещает границу раздела сред к периферии.
В отличие от смещения границы к центру, смещение к периферии, в частности за край топ диска сопровождается падением обратного давления масла и система сигнализации фиксирует протечку.
🟣Как выбрать правильный гравитационный диск
Правильная и эффективная работа сепаратора базируется в первую очередь на выборе гравитационного диска, а для того, чтобы правильно выбрать размер диска, нужно учесть следующие параметры работы сепаратора:
- плотность
- температуру
- проток
Для выбора гравитационного диска завод-изготовитель сепаратора предоставляет специальные номограммы, которыми ты, Инженер, сейчас будешь учиться пользоваться.
1- По оси ординат на левом графике найди плотность масла (топлива)
2- Веди линию параллельно изогнутым до вертикальной линии, идущей от оси абсцисс, на которой отложена шкала температуры, получи точку пересечения этих двух линий
3- На оси абсцисс левого графика отложена шкала производительности сепаратора, выбери необходимую тебе и проведи от нее вертикальную линию
4- Из точки пересечения линий на левом графике веди горизонтальную линию на правый график, пока эти линии не пересекутся
5- Полученная таким образом горизонтальная линия пересекает на правом графике две изогнутые линии, что соответствуют диаметрам гравитационных дисков 55,5 и 53,3.
Любой из этих двух подойдет, и лучше начать с большего, потому что с ним в случае перебора сепаратор пойдет на перелив и ты об этом узнаешь.
🟣Сепаратор или фильтр
Ну и давай теперь сравним не сравниваемое, центробежный сепаратор и обычный фильтр.
В табличке выше показан процент удаления различных загрязнителей. Сепаратор явно ведет.
🟣Что сепаратор может удалить из топлива (масла)
Есть некие загрязнители, которые не могут быть удалены из масла. Некоторые, потому что имеют меньшую плотность, чем масло; а некоторые, потому что являются частью этого масла.
Вот короткий список свойств масла (топлива), на которые НЕ влияет обработка в центробежном сепараторе:
- Плотность. Плотность не снижается, не смотря на то, что частицы с большей плотностью удаляются из объёма.
- Вязкость.
- CCAI. Ароматический индекс (вот не знаю как обозвали его технические переводчики). Тот самый индекс, скалькулированный, что показывает на сколько легко топливо самовоспламеняется в цилиндре.
- Температура вспышки.
- Температура застывания.
- Содерание углеродных микро примесей.
- Содержжание серы и ванадия.
- Содержание асфальтенов.
🟣Что сепаратор может удалить из топлива (масла)
- Вода. Плотность воды в большинстве случаев значительно выше плотности масла и топлива, поэтому она легко удаляется при сепарации.
- Натрий. Он растворяется водой, а вода отбивается в сепараторе.
- Аллюминий и кремний. Те самые элементы, что при соединении способны дать довольно твердые соединения (алюмосиликаты), что причиняют серьезные царапины деталям цилиндро поршневой группы.
- Железо, магний, золы и кальций.
Вот на этом и закончим.
Оригинал этой статьи на Английском языке ты можешь найти в моей библиотеке в Телеграмм.
https://t.me/c/1536125753/401 - это ссылка на оригинал
https://t.me/+QV9wgiG-9O8xNmQy - а это на библиотеку. Нужно быть подписанным, чтобы читать.
https://dzen.ru/profile/editor/id/62d90f5340fe05547f40523c/publicationshttps://dzen.ru/profile/editor/id/62d90f5340fe05547f40523c/publications - Граница раздела сред. Видео.
Клирифаер от Митсубиши. Посмотреть во Вконтакте.
https://vk.com/video-176947689_456239243 -