Анализ работы инерционных центрифуг показывает, что даже при качественной обработке внутренней поверхности небольшое отклонение свойств разделяемых продуктов от расчетных приводит к уменьшению времени  фуговки, а иногда – к выбросам неразделенных утфелей.

Для устранения отмеченных недостатков в центрифугах типа НВИ-Л применена более развитая фильтрующая поверхность, форма которой учитывает изменение свойств продуктов на пути их движения в роторе. Ротор центрифуги представляет собой диск с лопастями. Процесс разделения сахарных утфелей на них протекает в тонком слое толщиной 1…8 мм  при постоянном изменении его радиуса от центра ротора.

Инерционная центрифуга (рис. 14.20.а) состоит из корпуса 1, ротора 2, лопастей 10, шарнирно соединенных с валом, ускорительной чаши 12, приемника осадка 4, привода 3, опорного узла 7, сборников патоки 5 и 6, устройства для промывки и пропарки 11, воронки 13, труб 8 для отвода патоки и станины 9.

 

Рис. 14.20. Инерционная лопастная центрифуга типа НВИ-Л-1000-03:

а – общий вид центрифуги: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – привод; 4 – приемник осадка; 5, 6 – паточные сборники; 7 – опорный узел; 8 – труба для отвода патоки; 9 – станина; 10 – лопасть; 11 – устройство для промывки и пропарки; 12 – ускорительная чаша; 13 – воронка; б – лопасти спирального профиля: 1 – фильтрующее сито; 2 – корпус; 3 – канал для оттека; 4 – планка; 5 – порог; 6 – продольный канал; в – лопасть многоугольного профиля

 

Через воронку 13 утфель поступает в ускорительную чашу 12 и под действием центробежной силы равномерно распределяется по поверхностям отдельных лопастей 10 ротора. На каждой лопасти патока отделяется от кристаллов сахара и стекает в сборники, а сахар направляется в приемники сахара.

На рис. 14.20. б и 14.20. в показаны профили фильтрующих сит отдельных лопастей; на рис. 14.20 б представлена лопасть спирального профиля. Продукт, поступающий на лопасть, перемещается по ее поверхности от радиуса подачи R_о до радиуса схода R_с. Характер поступательного движения продукта по фильтрующему ситу определяется соотношением двух сил – силы F_q и силы трения T, причем по всей длине лопасти должно соблюдаться соотношение  F_q≥Т. Необходимым условием установившегося движения является равенство угла наклона α фильтрующего сита углу трения продукта по ситу, т.е. α= α_тр. Нарушение этого условия приводит к срыву при α>α₁ или заклиниванию α=α₁ сахара на фильтрующем сите.

 

Технические характеристики центрифуги НВИ-Л-1000-03

Производительность по утфелю II, т/ч	15
Диаметр ротора, мм	1000
Частота вращения ротора, мин-1	1460
Фактор разделения	1260
Число лопастей ротора, шт	24
Площадь фильтрующей поверхности сит, м2	2,8
Ширина щели сита, мм	0,06
Мощность электродвигателя сита, кВт	40
Габаритные размеры, мм:
длина	2500
ширина	1800
высота	1400
Масса, кг	2733

 

Фильтрующая поверхность лопасти представляет собой часть поверхности некругового цилиндра, образующие которой параллельны оси вращения ротора. Ее профиль очерчен отрезком спирали, имеющем угол наклона в зоне подачи утфеля α_п=22°, в зоне схода кристаллов сахара α_с=36°.

Уравнение плавного спирального профиля фильтрующе поверхности лопастей с учетом угла трения утфеля по ситу имеет вид

R = R₀ exp[ƒ₀φ +(δ/2)φ²]  (14.23)

где φ – угол поворота радиуса вектора R, град;  ƒ₀ – коэффициент трения утфеля по ситу на его начальном R₀  и текущем R радиусах; δ – градиент изменения коэффициента трения на пути движения,

δ = (ƒ² - ƒ²₀) / ln (R / R₀)

 

Экспериментальные исследования показали целесообразность применения порогов, способствующих улучшению использования фильтрующего сита за счет большей равномерности слоя утфеля по высоте лопасти и многократного перемешивания продукта при его поступательном движении по фильтрующему ситу.

На рис. 14.20. в показана лопасть многоугольного профиля. Он представляет собой равносторонний многоугольник, каждая грань которого выполнена так, что углы  α_min, α_cp и α_max между радиусом-вектором и нормалью, проведенной в начальной, средней и конечной зонах по ходу перемещения утфеля, соответственно: α_min< α_тр, α_ср= α_тр и α_max> α_тр.

Достоинство лопастей многоугольного профиля по сравнению с лопастями спирального типа – более технологичная в изготовлении форма и более полное использование центрифуг (кг/с)

G = CC₁ * (100 / k) * p_уgc_эq² * (d² / v)     (14.24)

где С – постоянная центрифуги, зависящая от размеров и формы фильтрующего сита; С₁ – коэффициент, учитывающий влияние напряженности центробежного поля на интенсивность разделителя утфеля;  p_у – плотность утфеля, кг/м³; с_э – индекс производительности центрифуги, равный произведению фактора разделения и площади фильтрующего сита, м²; q – объем межкристального раствора в единице объема сахара; d – средний размер кристаллов в утфеле; k – коэффициент, учитывающий концентрацию кристаллов сахара в утфеле; v – кинематическая вязкость межкристального раствора, м²/с.

 

Мощность, необходимая для разгона массы при многоступенчатом отводе оттеков (кВт):

N_p = G (ω² / η) * (k₃R²₁ + k₂R²₂ + ....+ k_nR_n²)     (14.25)

где G – производительность центрифуги, кг/с;  ω -  угловая скорость вращения ротора, рад/с; η  – КПД привода; k₁, k₂…k_n – доли масса жидкой фазы и осадка, отводимых из ротора на соответствующих радиусах R₁, R₂…R_n.

 

В среднем удельный расход энергии на переработку 1 т утфеля составляет около 2,5 кВт·ч, что в 2…3 раза ниже, чем для инерционных центрифуг других типов.

Лопасти центрифуги покрывают никелевыми ситами с шириной щелей 0,06мм. Рабочая поверхность сит должна иметь чистоту 1,25…,32 R_c.