Отстаивание — частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем путем выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы. Этот процесс который, применяют для грубого разделения суспензий, эмульсий и пылей, характеризуется низкой скоростью процесса. Отстаиванием не удаётся полностью разделить неоднородную смесь на дисперсную и дисперсионную фазы. Однако простое аппаратурное оформление процесса и низкие энергетические затраты определили широкое применение этого метода разделения в пищевой и смежных отраслях промышленности.
Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций, называемых отстойниками.
Процесс отстаивания требует соблюдения следующих условий: продолжительность пребывания разделяемого потока в аппарате равна или больше времени осаждения частиц; линейная скорость потока меньше скорости осаждения. При нарушении первого условия частицы не успевают выделиться и осесть в аппарате, при нарушении второго возникающие вихревые потоки взмучивают и уносят осаждающиеся частицы из отстойника.
Рис. 1. К расчёту производительности отстойника
Рассмотрим работу отстойника (рис.1). В прямоугольный отстойник (размеры камеры l, h, b) поступает на разделение неоднородная смесь с линейной скоростью v. При движении суспензии в отстойнике происходит отстаивание: твердые частицы оседают на дно, образуя слой осадка.
Отстойники рассчитывают на отстаивание самых мелких частиц.
Установим связь между производительностью отстойника и его размерами.
Рабочая вместительность отстойника, м3,
(1)
Удельная производительность отстойника
(2)
т. е. она равна произведению площади отстаивания (F0 = lb) на скорость отстаивания. Скорость отстаивания определяют в зависимости от режима по формуле.
Продолжительность отстаивания можно сократить, если уменьшить высоту слоя жидкости (путь отстаивания). Это условие реализовано в конструкциях многоярусных отстойников и тарельчатых сепараторов.
Если задана производительность отстойника, то из уравнения (2) можно определить площадь поверхности отстаивания
(3)
или с учётом уравнения 5, лекция № 9.
(4)