Кожурин И.А. Оборудование трикотажно-отделочного производства

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 171. Мешалки

плотностью; для поддержания однородности растворов во

вспомогательных баках красильных машин.

Пропеллерные мешалки (рис. 171, б) имеют лопасти, изог-

нутые по профилю судового винта. Жидкость при вращении

винтовых лопастей перемещается в направлении оси мешалки.

Диаметр винта обычно равен 0,25—0,3 диаметра сосуда, а ча-

стота вращения 160—1000 мин-'.

Применением пропеллерных мешалок достигают высокой

интенсивности перемешивания. Эти мешалки используют при

перемешивании маловязких растворов, при приготовлении

эмульсий и суспензий в значительных объемах.

К специальным мешалкам принадлежат рамные и якорные

(рис. 171, в). Их применяют для перемешивания вязких жид-

костей и пастообразных материалов. Якорная мешалка явля-

ется составной частью загустковарочных котлов и автоклавов.

Находят применение также турбинные мешалки, имеющие

вращающееся лопастное колесо с каналами между лопастями.

Они бывают открытыми (рис. 171, г) и закрытыми (рис. 171,5).

Закрытая турбинная мешалка имеет лопастное колесо, заклю-

ченное в направляющий аппарат, представляющий собой не-

подвижное кольцо с лопатками криволинейной формы. Турбин-

ные мешалки используют для перемешивания жидкостей раз-

личной вязкости, при тонком диспергировании и быстром

растворении.

Для приготовления эмульсий, в том числе эмульсионных за-

густок для печатных красок, применяют смесительные тур-

бинки (рис. 172). Работа такой мешалки основана на действии

головки, представляющей собой многолопастную турбинку. Ко-

лесо турбинки вращается с частотой 1500—3000 мин-'. Тур-

бинка всасывает эмульсию с одной стороны и выбрасывает

с другой, не вызывая аэрации жидкости.

При приготовлении труднодиспергируемых вспомогательных

веществ и красителей растворные баки оборудуют ультразву-

ковыми диспергаторами, которые позволяют в десятки раз

ускорить процесс диспергирования. На химических станциях

красильно-отделочного производства применяют в основном

диспергаторы двух типов: гидродинамический и магнитострик-

ционный.

Гидродинамический диспергатор (жидкостный свисток)

имеет паяный или сварной корпус 1 (рис. 173), в котором рас-

положен проточный приемник 2 с воспринимающей пластиной-

вибратором 3. Над пластиной-вибратором установлено сопло 4.

В сопло 4 через питающую трубу 5 под высоким напором по-

дается струя воды или пара. Воздействие высокой скорости

струи, которую она приобретает в сопле, вызывает высокоча-

стотные (ультразвуковые) колебания пластины-вибратора, ко-

торые передаются протекающей жидкости. Грубые взвешенные

Рис. 172. Смесительная тур-

бинка для приготовления

эмульсионных загусток

Рис. 173. Гидродинамический

диспергатор

частицы жидкости в результате такого воздействия измельча-

ются и переходят в тонкодисперсное состояние. При дисперги-

ровании жидкость вводится через патрубок 7, а выводится че-

рез патрубок 6 при непрерывном токе.

Магнитострикционный диспергатор имеет пластину 3

(рис. 174), вибрирующую под воздействием переменного маг-

нитного поля, возникающего при пропускании через катушку

1 переменного тока высокой частоты. Высокочастотные коле-

бания пластины передаются волноводу 4, имеющему на конце

согласующую пластину 5. Волновод фиксирует и направляет

возникающие колебания.

Катушка диспергатора помещена в корпус, в котором она

удерживается на изоляторах 2. Для отвода от катушки выде-

ляющегося тепла через корпус циркулирует холодная проточ-

ная вода.

Схема действия блока диспергирования жидкостей пока-

зана на рис. 175. В него входят смесительный бак 1 с мешал-

кой 2, сосуд 6 для протекания жидкости, приемные баки 7, на-

сос 8, магнитострикционный диспергатор 4 и блок 3 питания

диспергатора.

Суспензия, приготовленная в баке 1, протекает через сосуд

6, в который частично погружен волновод 5 диспергатора. Под

воздействием ультразвуковых колебаний, генерируемых дис-

пергатором, происходит диспергирование суспензионной си-

стемы. Жидкость сливается в баки 7.

В некоторых случаях перемешивание жидких сред осуще-

ствляют с помощью газа (воздуха) или пара. Такое перемеши-

вание называют барботированием. Этот способ прост и приме-

няется тогда, когда одновременно с перемешиванием осущест-

вляют процесс нагревания жидкости.

Простейшим приспособлением для барботирования явля-

ется открытая на одном конце труба, опущенная до дна сосудж

с жидкостью. Другим концом трубу подсоединяют к трубопро-

воду, по которому в нее подают сжатый воздух. Пузырьки воз-

1 2 3 Ч

Рис. 174. Магнитострик-

ционный диспергатор

I- г»

Рис. 175. Блок диспергирова-

ния

духа, ВЫХОДЯ из трубы,

поднимаются вверх, ув-

лекая за собой частицы

жидкости, которые сопри-

касаются между собой и

перемешиваются. Чем вы-

ше скорость движения

воздуха, тем интенсивнее

токи жидкости и, следо-

вательно, перемешивание

жидкости.

Достоинством барбо-

теров является возможность их использования для перемеши-

вания агрессивных сред, когда механические мешалки быстро

разрушаются и выходят из строя.

Следует, однако, иметь в виду, что при перемешивании не-

которых жидкостей воздух может вызвать нежелательные по-

бочные реакции.

При использовании в качестве рабочей среды пара нужно

учитывать, что пар, конденсируясь, превращается в воду,

вследствие чего объем раствора увеличивается и концентрация

веществ в растворе снижается.

§ 7. ОТСТОЙНИКИ И ФИЛЬТРЫ

Назначение отстаивания и фильтрации. Неоднородные жидкие

системы, применяемые в красильно-отделочном производстве,

подразделяют на три типа: суспензии, эмульсии и пены.

Суспензии представляют собой жидкую среду со взвешен-

ными в ней твердыми частицами. Эмульсии состоят из жидкой

дисперсионной среды и взвешенных в ней частиц другой жид-

кости (или нескольких). Пены образуются при внесении в жид-

кость газообразной среды. Чаще других в производстве встре-

чаются суспензии. Различают суспензии грубые, со взвешен-

ными частицами диаметром более 100 мкм, и тонкие, с части-

цами диаметром от 100 до 0,5 мкм.

Мути и коллоидные растворы, также относящиеся к неод-

нородным системам, содержат взвешенные частицы еще мень-

шего размера, вплоть до величины молекул.

Неоднородные жидкие системы склонны к разделению под

влиянием одной только силы тяжести. При разделении таких

систем взвешенные частицы выпадают в осадок (осаждаются),

если их плотность выше плотности дисперсионной среды, и

всплывают при меньшей плотности.

Процессы, в которых происходит разделение неоднородных

жидких систем под влиянием силы тяжести взвешенных частиц,

называют отстаиванием.

Скорость осаждения зависит от величины (диаметра) взве-

шенных частиц, их плотности и плотности дисперсионной

среды, а также от вязкости среды. Кроме того, она зависит

от высоты столба жидкости.

Отстаиванию жидкости подвергают при приготовлении раз-

нообразных растворов перед их выдачей в производство, в про-

цессах водоочистки и др. Однако отстаивание не всегда дает

должный эффект. При плотности частиц, приближающейся

к плотности жидкости, в которой они взвешены, например во-

локонец, процесс отстаивания протекает медленно, само раз-

деление суспензии недостаточно полное.

Более полного разделения неоднородных жидких систем до-

стигают их фильтрацией. Процесс фильтрации основан на за-

держивании твердых взвешенных частиц пористыми перегород-

ками, пропускаюшими через себя жидкость и задерживающими

частицы. Фильтрацию применяют в технике для разделения

суспензий всех категорий вплоть до мутей и коллоидных рас-

творов. Важно подобрать соответствующий фильтр — ту или

иную пористую перегородку, которая и определяет степень

разделения суспензии на жидкую и твердую фазы.

В красильно-отделочном производстве фильтрации подвер-

гают растворы красителей и разнообразных химических мате-

риалов при их приготовлении, а также непосредственно в тех-

нологических процессах для очистки циркулирующих рабочих

растворов от взвешенных частиц, которые нередко вносятся

в раствор самим обрабатываемым материалом.

Процессы отстаивания и фильтрации приобретают все

большее значение для очистки отработавших растворов и их

возврата в производство, при внедрении энергосберегающих

технологий, способствующих охране водных ресурсов.

Отстойники. Отстойники бывают периодического, полуне-

прерывного и непрерывного действия.

Отстойник периодического действия представляет собой ре-

зервуар, снабженный краном для сливания осветленной жид-

кости (декантата), расположенным выше уровня осадка. По-

сле слива жидкости осадок (шлам) удаляют вручную или ме-

ханическим путем.

В отстойниках полунепрерывного действия происходит от-

стаивание при относительном покое жидкости, сменяемое ее

медленным протеканием. Постепенно накапливающийся оса-

док удаляют вручную.

В непрерывно действующих отстойниках процесс разделе-

ния суспензии непрерывен.

Конструкции отстойников разнообразны. Чаще других при-

меняют отстойники с наклонными и коническими перегород-

ками, типа «конус», многоярусные, гребковые.

11 Заказ М 3228 30S

Ленсштат,

Суспензий

Рис. 176. Отстойник с наклонными

перегородками

Рис. 177. Отстойник с конической пе-

регородкой

Отстойник с наклонными перегородками (рис. 176) пред-

ставляет собой резервуар 2 прямоугольной формы с располо-

женными в нем перегородками 3. Угол наклона перегородок

около 60°. В перегородках по всей их ширине имеются щели

для прохода жидкости: одни вверху перегородок, другие внизу.

Такое расположение щелей обеспечивает большую протяжен-

ность пути, который преодолевает жидкость и, следовательно,

достаточно продолжительное время ее протекания.

Днище резервуара состоит из ряда конических или пирами-

дальных бункеров / — сборников шлама.

Суспензия вводится в отстойник снизу. При медленном те-

чении жидкости взвешенные частицы, выпадая в осадок, осаж-

даются на перегородках и по мере накопления опускаются

(сползают) в бункера. Осветленная жидкость отводится из от-

стойника сверху. Шлам удаляется по мере его накопления пу-

тем промывания бункеров водой из напорных трубопроводов.

Отстойник с конической перегородкой состоит из цилиндри-

ческого сосуда (рис. 177), в котором подвешен конус, изго-

товленный из тонкой листовой стали. Суспензия вводится

сверху внутрь конуса. Наиболее крупные твердые частицы вы-

падают в осадок сразу, а мелкие по мере движения жидкости

в направлении снизу вверх оседают на внешней поверхности

конуса, а затем сползают с него в бункер, расположенный под

конусом.

Отстойник типа «конус» (рис. 178) является одним из про-

стейших по конструкции. Он представляет собой сварной ко-

нус, опрокинутый вершиной вниз. Угол при вершине конуса

60°. Взвешенные частицы оседают на стенки конуса и опуска-

ются по ним вниз. Шлам по мере его накопления удаляется

через трубу 1. Для очистки трубы при ее засорении и периоди-

306

ческой промывки самого отстойника служит напорный трубо-

провод 2.

Осветленная жидкость из конуса отводится по круговому

желобу 3, имеющему сливной патрубок, и передается по на-

значению.

Более сложен многоярусный отстойник (рис. 179), в кото-

ром наряду с осветлением можно осуществлять химическую

очистку воды (умягчение) посредством ее обработки известью

и содой.

Отстойник этого типа представляет собой цилиндрический

резервуар, в котором расположена (подвешена) перфориро-

ванная труба 2 с жестко посаженными на ней конусами 1.

Вверху труба перфорации не имеет, а соединена с трубой 3

для слива декантата.

Вода, подлежащая очистке, сначала обрабатывается в ре-

зервуаре 4 содой и известью, после чего подается в отстойник.

Вода в отстойнике сначала протекает в направлении сверху

вниз, а затем между смежными конусами в перфорированную

трубу, по которой перемещается вверх и через трубу 3 слива-

ется. Во время движения воды из нее выпадают твердые ча-

стицы, оседающие на поверхности конусов, с которых по мере

накопления сползают вниз резервуара. Накапливающийся

шлам периодически удаляется.

Простыми по конструкции и удобными в эксплуатации яв-

ляются отстойники с плавающей сливной трубой. Такой от-

стойник для слива жидкости имеет трубу в форме полукольца.

Заборный конец трубы снабжен поплавком, а другой конец

установлен в сальнике, смонтированном в сливном отверстии,

Известь

Рис. 178. Отстойник типа «конус»

Рис. 179. Многоярусный отстойник

Вода

-ММ

Сода

расположенном ниже середины резервуара. Поворачивая

трубу, можно установить ее заборный конец на любом уровне.

Это дает возможность слить необходимое количество жидко-

сти требуемой степени очистки.

Фильтры. Собственно фильтрами называют аппараты, в ко-

торых осуществляют фильтрацию жидкостей. Различают филь-

тры периодического и непрерывного действия. В зависимости

от средств, которыми создается напор, необходимый для про-

талкивания жидкости через поры фильтрующей перегородки,

фильтры подразделяют на гидростатические, пресс-фильтры и

вакуум-фильтры.

Применяемые в фильтрах пористые перегородки могут быть

тканевыми, несвязанными (зернистыми), неподвижными жест-

кими и полупроницаемыми. Последние применяют для колло-

идных растворов.

Простейщий фильтр с несвязанной (зернистой) перегород-

кой представляет собой сосуд с решетчатым дном, на котором

в результате отстаивания образовался слой твердых частиц,

выполняющий роль фильтрующей перегородки. Фильтрацию

здесь можно рассматривать как продолжение отстаивания.

К фильтрам с несвязанной (зернистой) перегородкой отно-

сят песочные прямоугольные и цилиндрические фильтры для

воды, работающие при гидростатическом давлении.

Песочный фильтр прямоугольной формы показан на

рис. 180. Он представляет собой резервуар 6 с решеткой 3, на

которую насыпают слой кварцевого песка 4. Для подвода

воды, подлежащей очистке, отвода осветленной воды (фильт-

рата) и промывания загрязненного осадками песка резервуар

снабжен системой трубопроводов 2, состоящей из ряда труб,

число которых зависит от площади поверхности фильтра.

Вода подается в аппарат по перфорированным трубам 5 и

под действием атмосферного давления и собственной массы

проникает через слой песка, освобождаясь от твердых взве-

шенных частиц, задерживаемых перегородкой. Очищенная от

взвесей вода (фильтрат) отводится по трубе в которую про-

никает через отверстия, обращенные к низу резервуара.

Периодически, по iMepe загрязнения песка и накопления на

нем осадка, фильтр промывают, подавая снизу на решетку

воду из напорного трубопровода.

Цилиндрический песочный гидростатический фильтр

(рис. 181) работает по тому же принципу, но отличается боль-

шой высотой фильтрующей зернистой перегородки. Зто сни-

жает его производительность, но обеспечивает более высокую

степень очистки воды от взвешенных частиц.

Цилиндрические песочные фильтры применяют также для

комплексной очистки воды — механической и химической. Для

этого кроме задерживающего взвешенные частицы песка

в фильтр помещают пористую перегородку из катионитов —

308

Рис. 180. Песочный фильтр для воды

Рис. 181. Цилиндрический песочный

фильтр

веществ, вступающих в химическое взаимодействие с солями,

содержащимися в воде и обусловливающими ее жесткость.

К песочным фильтрам относится также напорный осветли-

тель (рис. 182), отличающийся большей производительностью,

которая достигается благодаря создаваемому в аппарате дав-

лению (напору) жидкости. Отводящие фильтрат трубы 1 об-

разуют звездообразную форму. Во избежание засорения пе-

ском трубы располагают под слоем гравия 2, сверху которого

насыпают кварцевый песок 3.

Гидростатический тканевый фильтр (рис. 183) представляет

собой цилиндрический сосуд 3 с решеткой 1, на которую уло-

жено несколько слоев ткани 2. Фильтрующую тканевую пере-

городку выбирают исходя из свойств фильтруемой жидкости.

Ткань может быть хлопчатобумажная, из синтетических воло-

кон, металлическая и др. По мере накопления осадка ткань

снимают и после промывания используют вновь.

Тканевые фильтры используют главным образом для фильт-

рации растворов разнообразных химических веществ, применя-

Рис. 182. Напорный осветлитель

Рис. 183. Гидростатический тканевый

фильтр

дануум

Iw Hi L

Рис. 184. Вакуум-фильтр для

загусток

Рис. 185. Дисковый фильтр

емых в красильно-отделочном производстве, для их очистки от

взвешенных частиц. Для фильтрации вязких жидкостей (на-

пример, загусток) применяют вакуум-фильтры с металличе-

ской сеткой (рис. 184). Вакуумирование ускоряет процесс.

В красильных машинах с замкнутым циркуляционным гид-

роконтуром используют патронные тканевые фильтры, пред-

ставляющие собой каркасные конструкции, обтянутые тканью

или сетчатым полотном. По три-четыре таких патрона встав-

ляют внутрь цилиндрического сосуда, включенного в циркуля-

ционный контур. Сетчатую ткань на патронах заменяют, как

правило, после каждого цикла крашения, но не реже одного

раза в смену.

Дисковые пресс-фильтры применяют в основном при необ-

ходимости использования твердой фазы суспензии или для ее

наиболее полной очистки от взвесей.

Дисковый фильтр (рис. 185) состоит из цилиндрического

резервуара 1 со съемным перфорированным стояком 2, имею-

щим вверху заглушку. На стояк надевают металлические та-

рельчатые диски 3, между соседними парами которых уклады-

йают в несколько слоев ткань 4, подбираемую в зависимости от

химических свойств суспензии. Батареи из дисков собирают

вне фильтра и в собранном виде переносят в сосуд.

Жидкость подается в фильтр через перфорированный стояк

2 под напором, создаваемым насосом. Вследствие капилляр-

ности волокнистого материала и избыточного давления, возни-

кающего между смежными дисками, жидкость проникает по

линии соприкосновения тарелок наружу и стекает в сосуд, из

которого выводится по назначению.

По мере накопления осадка батарею дисков извлекают из

сосуда, а на ее место устанавливают новую.

310