základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
dán součinem pádové rychlosti a
plochy půdorysu nádrže. Na
suspenze
rychlost toku čirá kapalina
hloubce nádrže tento výkon
nezávisí, závisí však na něm doba,
za kterou se nádrž naplní
usazeninou. Průmyslové usazováky
pro zachycování většího množství
tuhé fáze se proto často opatřují
rychlost usazování
usazenina
Obr. 3.31 Rozhraní vrstev v průtočném usazováku
kontinuálním nebo periodickým
vynášením usazeniny aby nemusely být zbytečně hluboké.
Kruhové usazováky jsou válcové nádoby s přívodem suspenze k ose a s odvodem po obvodu.
Postupná rychlost tekutiny v ve směru k obvodu klesá, takže vrstva čiré kapaliny je u výtoku nejhlubší.
Nejčastějším typem, užívaným velmi často v úpravnách odpadních vod, jsou Dorrovy usazováky
(Obr. 3-31,32). Ty jsou obvykle vybaveny pomalu se otáčejícím mostem, na němž jsou zavěšena
hrabla zasahující až do prostoru usazeniny. Jejich účinkem se usazenina ještě zhutňuje a zároveň se
shrnuje ke středu kuželového dna, odkud je
odčerpávána. Jestliže tekutina obsahuje i nečistoty
lehčí (jako např. odpadní voda), vybavuje se
usazovák i horními hrably sbírajícími plovoucí
vrstvu nečistot z hladiny.
Obr. 3.32. Kruhový usazovák Dorrova typu
Obr. 3.33. Dorrův usazovák ve výstavbě
Teorie usazovací rychlosti
Pro odhad usazovací rychlosti slouží poznatky o pohybu jednotlivé částice v tekutině. Východiskem
jsou znalosti o energii ztrácené při pohybu částice. S ní souvisí síla F, která se musí vynaložit na
udržení částice v pohybu. Obráceně pak lze působící síle přičíst rychlost částice. Zvláštním případem
je pádová rychlost u P , příslušející síle vyvolávané vlastní tíží částice. Částice o objemu V P a měrné
hmotnosti ρ P má hmotnost m P =ρ P V P a ve směru tíže na ni působí síla F + =ρ P V P g, vyvažované podle
Archimedova zákona silou vztlaku F - =ρ L V P g. Celková působící síla, která je zde
F = F + - F - = (ρ P -ρ L ) V P g ,
uvádí částice do pohybu, jenž se díky odporu prostředí ustálí na konečné pádové rychlosti částic u P . O
směru a rychlosti pohybu částic rozhoduje tedy významně rozdíl hustoty částice a tekutiny. Mají-li
částice větší hustotu, pak klesají ke dnu, částice menší hustoty (piliny ve vodě, struska v tekutém kovu,
tuk v mléku, bubliny plynu v kapalinách) vyplouvají nahoru. Při rovnosti hustot k usazování
nedochází – pak k mechanickému oddělení částic ze suspenze musíme zvolit jiný postup, obvykle
filtraci.
Odpor při ustáleném pohybu koule v tekutině
Kulová částice o průměru d P /(m) pohybující se rychlostí u /(m/s) překonává odpor prostředí
vyjádřený silou F /(kg m/s 2 ), která může obecně záviset již jen na vlastnostech okolní tekutiny, tedy na
viskozitě µ /(kg/(m s)) a na hustotě ρ /(kg/m 3 ). Rozměrová analýza nám umožňuje snížit počet
proměnných na 2 bezrozměrové veličiny. Za účelné se pokládá vzít jedno seskupení, které neobsahuje
sílu F; pak vychází Reynoldsovo číslo pro pohyb koule
47