c. Mặt cắt đứng 1-Áo trao đổi nhiệt;
11.1. CÁC THIẾT BỊ ĐỂ LY TÂM HUYỀN PHÙ
• Máy ly tâm được sử dụng rộng rãi để tách các tiểu phần ổn định trong dung dịch chứa các chất HHSH, tách sinh khối khỏi dung dịch canh trường, phân chia các hỗn hợp chất lỏng hay các huyền phù, v.v.
• Trong Công nghiệp, phương pháp ly tâm được sử dụng để tách các tiểu phần có kích thước từ 25mm đến 0,5µm. • Phương pháp ly tâm dựa trên cơ sở tác động của trường ly
tâm tới hệ không đồng nhất gồm hai hay nhiều pha. Ly tâm các hệ chất lỏng không đồng nhất được thực hiện bằng 2 phương pháp: Lọc ly tâm qua tường đột lỗ của roto (máy ly tâm lọc) và qua roto lắng có đoạn ống liền (máy ly tâm lắng).
• Khi tách huyền phù trong các máy ly tâm lọc ở trong roto, dưới tác động của lực ly tâm chất lỏng được lọc qua vải lọc hay lưới kim loại, đồng thời các tiểu phần pha rắn bị lắng xuống, chất lỏng qua sàng rồi sau đó qua lỗ trong roto xối mạnh vào tường của máy ly tâm. Cặn được tháo ra trong thời gian roto quay hoặc sau khi máy ngừng.
• Khi phân chia huyền phù trong máy ly tâm lắng, các tiểu phần rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng cấu tử lỏng sẽ lắng xuống tạo thành lớp vành khuyên. Cấu tử lỏng củng tạo thành lớp vành khuyên nhưng nằm gần trục hơn và được dẫn ra ngoài qua mép tràn hay ống hút. Cặn được tháo ra theo hành trình xả hay sau khi thiết bị ngừng.
11.1.1. Phân loại các máy ly tâm
• Theo nguyên tắc phân chia: Kết tủa, phân ly, lọc và tổng hợp.
• Theo đặc tính tiến hành quá trình ly tâm: Liên tục và chu kỳ.
• Theo kết cấu: Nằm ngang (trục nằm ngang), nằm nghiêng (trục nằm nghiêng) và đứng.
Khi sản xuất các chất HHSH, thường sử dụng máy ly tâm tác động chu kỳ, thải cặn bằng cơ khí hóa hoặc thủ công. Còn khi sản xuất lớn, người ta dùng máy ly tâm tự động hóa tác động liên tục. Khi lựa chọn máy ly tâm cần dựa vào đặc tính công nghệ của máy và các tính chất lý hóa của vật liệu.
11.1.2. Máy ly tâm dạng lắng và lọc
• Máy ly tâm dạng này được bít kín, có thiết bị điện an toàn và thải cặn ở phía trên bằng phương pháp thủ công. Dẫn động máy ly tâm được thực hiện từ động cơ truyền động bằng dây đai hình thang.
• Trong sản xuất thuộc lĩnh vực CNSH, máy ly tâm đứng có kích thước nhỏ được sử dụng rộng rãi do độ kín và tính an toàn cao. Loại này rất thuận tiện cho nhiều quá trình tách và làm sạch một lượng vừa phải các chất hoạt hóa sinh học.
11.1.3. Máy ly tâm siêu tốc
• Mục đích sử dụng: Để làm trong các huyền phù chứa một lượng không đáng kể các tạp chất rắn có độ phân tán cao, để tách các tạp chất rắn có độ phân tán cao và các nhũ tương.
• Khi làm trong huyền phù có chứa pha rắn có độ phân tán trên 1%, máy ly tâm siêu tốc hoạt động chu kỳ và tháo cặn thủ công. Khi tách nhũ tương thì máy hoạt động liên tục.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Hình 11.1
Hình 11.1. Máy ly tâm siêu tốc 1-Động cơ; 2-Đỉnh dẫn động; 3-Phớt chắn; 4- Khớp nối thu nhận chất lỏng; 5-Cánh quạt; 6-Bộ hãm; 7-Khớp nối tháo chất lỏng; 8-Bệ bằng gang; 9- Roto; 10-Cơ cấu căng
• Khi máy hoạt động, huyền phù qua vòi phun của ống nạp liệu vào phần dưới của roto và khi quay cùng roto huyền phù sẽ chảy theo tường của nó theo hướng dọc trục.
• Theo mức độ chuyển động dọc theo roto, huyền phù bị phân lớp tương ứng với tỷ trọng của các phần trong thành phần chất lỏng. Khi đó tiểu phần rắn trong trạng thái lơ lửng bị tách ra khỏi chất lỏng và bị lắng trên tường roto, còn chất lỏng qua lỗ trên ở đầu roto được đưa vào ngăn rót, và sau đó đưa vào thùng chứa.
• Khi kết thúc sự phân chia, máy được dừng lại nhờ bộ hãm 6, tháo rôto cùng cặn, thiết lập sự an toàn và lặp lại chu kỳ hoạt động.
11.1.4. Máy ly tâm lắng nằm ngang có bộ tháo chất lắng bằng vít tải
• Mục đích sử dụng: Dùng để phân chia huyền phù có hàm lượng thể tích pha rắn từ 1-40%, kích thước các tiểu phần lớn hơn 2-5µm, và sai khác giữa tỷ trọng pha rắn và lỏng lớn hơn 200kg/m3.
• Theo chức năng công nghệ, các máy ly tâm dạng này được chia thành 3 nhóm: Làm trong và phân cấp, lắng vạn năng và lắng bằng phương pháp khử nước.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy ly tâm nằm ngang:
• Vít tải vận chuyển chất lỏng dọc theo roto đến cửa tháo 2. Roto được lắp cố định trên hai bệ tựa 5 và 10 và quay được nhờ động cơ và truyền động bằng đai hình thang.
• Dẫn động vít tải được thực hiện từ roto của máy ly tâm qua bộ truyền động 11. Vỏ bao phủ lấy roto, có các vách ngăn 3 tạo ra các khoang.
• Khi máy hoạt động, huyền phù nạp theo ống 4 vào khoang trong của vít tải rồi qua cửa tháo 2 để vào roto. Dưới tác động của lực ly tâm, huyền phù được phân chia và các tiểu phần của pha rắn được lắng trên tường của roto. Chất lỏng trong chảy vào cửa rót, tràn qua ngưỡng rót và được tháo ra khỏi roto.
11.1.5. Máy ly tâm dạng ΦΠ∆
• Mục đích sử dụng: Loại máy này thường được dùng để phân chia các huyền phù mà pha rắn của chúng không thể tách được bằng phương pháp cơ học.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Hình 11.3
Hình 11.3. Máy ly tâm dạng
1-Ống nối dưới của vỏ; 2- Các trục đỡ; 3-Cơ cấu để hấp; 4-Cơ cấu rửa; 5-Cơ cấu khóa chuyền của nắp; 6-Nắp vỏ; 7-Khu các ổ trục; 8-Khu dẫn động; 9-Động cơ điện; 10-Khớp nối bằng cao su; 12-Phanh đai; 13-Khu dẫn động; 14-Trục; 15-Khóa điều khiển; 16-Vỏ; 17-Roto; 18- Côn khóa; 19-Đáy vỏ; 20- Khớp tháo; 21-Bộ phân tụ
• Huyền phù được nạp vào khi nắp trên đóng kín, roto quay 333 vòng/phút, côn khóa hạ xuống và huyền phù được đẩy đến đĩa phân phối làm tăng khả năng phân bổ đều huyền phù trong roto.
• Kết thúc quá trình vắt và rửa cặn thì cho máy ngừng lại, nâng côn khóa và cặn được tháo ra từ đáy roto.
• Các cửa tháo cặn được đóng kín nhờ côn khóa hay đậy kín bằng đĩa phân phối.
• Tải trọng lớn nhất của máy ly tâm là 450kg với yếu tố phân chia cực đại là 670.