Wirówki dzielą się na wirówki przemysłowe i wirówki laboratoryjne.
GlanLab zajmuje się głównie opracowywaniem, produkcją i sprzedażą wirówek laboratoryjnych. Wielu klientów zgłasza się do nas po konsultację w sprawie wirówki przemysłowej. Opierając się na latach głębokiej uprawy w dziedzinie wirówek, przedstawmy krótkie wprowadzenie na temat wirówek przemysłowych.
1. Co to jest wirówka laboratoryjna?
Wirowanie to podstawowa procedura laboratoryjna wykorzystująca wirówkę do rozdzielenia składników złożonej mieszaniny.
Podczas wirowania próbek doświadczalnych z ekstremalnie dużymi prędkościami na składniki mieszaniny działa siła odśrodkowa, powodując, że gęstsze cząstki oddalają się od osi, a mniej gęste cząstki przemieszczają się w kierunku osi.
Cząstki te osiadają na dnie probówki, tworząc tzw. osad, dzięki czemu oddzielona próbka lub pozostała ciecz zwana supernatantem może zostać wykorzystana do dalszej obróbki lub analizy.
2.Co to jest wirówka przemysłowa?
Wirówka przemysłowa to maszyna separacyjna, która wykorzystuje siłę odśrodkową do oddzielania ciał stałych od cieczy.
Wirówka wywiera siłę odśrodkową tysiące razy większą niż siła grawitacji. Siła ta powoduje natychmiastowe oddzielenie ciała stałego od cieczy. Ponadto może również oddzielać ciecze w przypadku niemieszających się cieczy o różnej gęstości. Wirówkę przemysłową można traktować jako powiększoną wersję wirówki laboratoryjnej, ale na większą skalę i z konstrukcją przepływową. Oznacza to, że ciała stałe i ciecze są stale oddzielane i opuszczają wirówkę.
2.1. Rodzaje wirówek przemysłowych
Wirówki przemysłowe dzielą się na dwie główne kategorie: filtrację i sedymentację.
A. wirówka typu filtracyjnego
Porowate media umożliwiają płynowi opuszczenie sita, zachowując jednocześnie cząstki stałe w wirówce filtracyjnej. Oddzielona ciecz zbiera się na sicie i spływa. W przypadku wirówek filtracyjnych wystarczą stosunkowo niskie prędkości obrotowe (małe siły odśrodkowe). Nadają się do oddzielania dużych ilości gruboziarnistych ciał stałych od cieczy. Przykładem jest oddzielanie cukrów krystalicznych od syropów lub osadów chemicznych z supernatantów. Istnieją różne mechanizmy zbierania oddzielonych cząstek stałych. Niektóre z tych metod opisano w poniższych sekcjach. Istnieje wiele wirówek filtrujących. Wirówki odrywające wyposażone są w media materiałowe, które użytkownik „obiera” z ciałami stałymi.
B. wirówka dekantacyjna
Wirówki dekantacyjne nie wykorzystują sit ani mediów przepływowych ani perforowanych. W tej wirówce zastosowano pełny bęben, zwany także „wirówką z pełnym bębnem”. Siła odśrodkowa powoduje gromadzenie się gęstszych cząstek stałych wzdłuż ścianki bębna. W ten sposób lżejsza ciecz oddziela się od ciała stałego. Kanał cieczy umożliwia oddzielonemu płynowi opuszczenie bębna.
Ta sama siła odśrodkowa spowoduje również różne osiadanie dwóch niemieszających się cieczy. W tym przypadku wirówka oddziela wszystkie trzy fazy: ciekłą, ciekłą i stałą. Ten typ separatora nazywany jest wirówką trójfazową. Wirówki bębnowe dzielą się dalej na dwa typy, a mianowicie wirówki dekantacyjne i wirówki talerzowe.
2.2. Różnica między filtracją a wirówką dekantacyjną
2.2.1 Konstrukcja bębna
Główną różnicą pomiędzy wirówką filtrującą a wirówką dekantacyjną jest konstrukcja bębna. Wirówki filtracyjne są wyposażone w sito przelotowe, które umożliwia przepływ cieczy i zatrzymuje cząstki stałe. Wirówka dekantacyjna wyposażona jest w sito ciał stałych, które oddziela ciała stałe od cieczy za pomocą osadzania różnicowego.
2.2.2 Skuteczność separacji
Wydajność wielkości cząstek wirówek przemysłowych różni się w zależności od konstrukcji wirówki i innych parametrów roboczych, takich jak natężenie przepływu, lepkość płynu, siła odśrodkowa itp. Rozmiar materiału lub oczek w wirówce filtracyjnej określa wydajność wielkości cząstek. Wirówki filtrujące oddzielają zatem cząstki większe niż rozmiar perforacji w ściance misy lub sicie. Ta zdolność separacji ogranicza zastosowanie wirówek filtracyjnych do zadanego rozmiaru materiału przesiewającego lub rozmiaru oczek. Jednakże wirówki dekantacyjne do oddzielania wykorzystują siłę odśrodkową. Szpula wypycha wszystkie oddzielone cząstki stałe z misy wirówki, niezależnie od ich wielkości. Dlatego bęben do substancji stałych lub wirówka dekantacyjna może oddzielić szeroki zakres rozmiarów cząstek od cieczy. Ogólnie rzecz biorąc, wirówki dekantacyjne charakteryzują się wyższą wydajnością w zakresie wielkości cząstek niż wirówki filtrujące.
2.2.3 Grawitacja lub siła odśrodkowa
Wirówki dekantacyjne wykorzystują różnicę między ciężarem właściwym substancji stałych i cieczy, aby wpłynąć na separację. Dlatego wirówki te wywierają dużą siłę odśrodkową (RCF), aby zapewnić skuteczną separację. Wirówki filtracyjne wymagają niższych sił przeciążenia, aby przepchnąć ciecz przez otwory misy. Zazwyczaj wirówka dekantacyjna ma siłę odśrodkową od 3000 Gs do 10 000 Gs, podczas gdy wirówka filtracyjna ma siłę odśrodkową mniejszą niż 2000 Gs.
2.2.4 Ekstrakcja izolowanych substancji stałych
Wirówka dekantacyjna w sposób ciągły usuwa oddzielone cząstki stałe podczas procesu osadzania. Obracający się wir (ślimak) wewnątrz misy wypycha oddzielone cząstki stałe. Wirówka filtracyjna gromadzi oddzielone cząstki stałe, które okresowo są zdrapywane z siatki przez zgarniacz.
2.2.5 Zrzut cieczy separacyjnej
Sito przepływowe wirówki filtrującej umożliwia wypłynięcie cieczy z sita. Oddzielony płyn jest odprowadzany z naczynia wirówki grawitacyjnie. Oddzielony płyn w wirówce dekantacyjnej wiruje z dużą prędkością. Wbudowana pompa zamienia energię obrotową na ciśnienie, pod którym wydzielona ciecz zostaje wyrzucona.
2.2.6 Nośniki wymienne
Jak sama nazwa wskazuje, wirówki filtrujące zazwyczaj wykorzystują wymienne media filtracyjne. Ta zmiana mediów zwiększa koszty pracy i materiałów. Wirówka dekantacyjna do ciał stałych wykorzystuje wzmocnioną grawitację do oddzielania cieczy od ciał stałych. Ten typ wirówki nie wymaga zmiany mediów, co pozwala zaoszczędzić koszty i czas.
2.3 Projekt wirówki
Wirówki dekantacyjne i wirówki filtracyjne zasadniczo różnią się konstrukcją. Poniżej przedstawiono najważniejsze różnice pomiędzy tymi wirówkami.
2.3.1 Części ruchome
Części ruchome w tej sekcji odnoszą się do części znajdujących się wewnątrz wirówki. Obrotowe sito jest standardową częścią ruchomą wszystkich wirówek. Wirówki filtrowe mają zazwyczaj przegubowe skrobaki lub ostrza, które okresowo zdrapują oddzielone cząstki stałe z wewnętrznej powierzchni misy. Zeskrobane cząstki stałe następnie wypadają z siatki pod wpływem grawitacji. Obracający się wir w misie wirówki sedymentacyjnej wypycha oddzielone cząstki stałe. Wyrzucanie ciał stałych jest procesem ciągłym, podczas którego ciała stałe są wyrzucane z obracającej się wstęgi pod wpływem siły odśrodkowej.
2.3. 2 Struktura sieci
Wirówka filtracyjna posiada siatkę z otworami, które oddzielają ciecz od substancji stałych i przepuszczają przez nią oddzieloną ciecz. Wielkość tych perforacji określa wielkość oddzielonych cząstek. Wirówka dekantacyjna ma solidną siatkę; dlatego jest również znana jako wirówka z pełnym oczkiem. Brak perforacji sprawia, że wirówka z solidną siatką jest trwalsza i służy dłużej.
2.3.3 Ochrona przed erozją
Niektóre obszary misy wirówki są podatne na erozję w wyniku kontaktu z ruchomymi cząstkami ściernymi. Nałożenie powłoki antykorozyjnej ma kluczowe znaczenie dla trwałości wirówki. Cząsteczki stałe przechodzące przez siatkę w wirówce filtracyjnej ścierają pory, z czasem zwiększając ich rozmiar. Ochrona przed erozją tych porów nie zawsze jest możliwa. Zgarniaki lub pługi do ciał stałych w wirówkach filtrujących są podatne na zużycie. Twarda powłoka powierzchniowa lemieszy pługa zapewnia odporność na zużycie. Obracający się wir w misie wirówki sedymentacyjnej wypycha cząstki stałe. Gwinty spiralne mają ciągły kontakt z ciałami stałymi i podlegają zużyciu erozyjnemu. Zastosowanie materiałów odpornych na korozję, takich jak węglik wolframu, chroni łopatki przewijania przed zużyciem.
