CENTRIFUGAZIONE. Centrifugazione. Forza centrifuga e caratteristiche costruttive. Forza centrifuga e caratteristiche costruttive. (v =!

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1 CENTRIFUGAZIONE Prof.ssa Silvia Recchia Centrifugazione Alle sospensioni viene applicato un campo gravitazionale artificiale attraverso la rotazione ad alta velocità (campo centrifugo). Per la separazione viene sfruttata la differenza di densità tra le particelle ed il mezzo in cui sono sospese (come nella sedimentazione) 1 2 Forza centrifuga e caratteristiche costruttive Forza centrifuga e caratteristiche costruttive Forza centrifuga Massa della particella F = m! 2 r F = P! 2 d 2 g Velocità periferica della particella Raggio di rotazione F dipende fortemente dalla velocità angolare (v =! " r) P: peso del corpo!: velocità angolare d: diametro della centrifuga Forza centrifuga F = P 4! 2 n 2 d 3600 " 2 g P: peso del corpo n: numero di giri d: diametro della centrifuga F dipende fortemente dal numero di giri (n) e non dipende dalla massa della particella! Per aumentare la forza centrifuga conviene realizzare un RAPIDO REGIME DI ROTAZIONE 3 Per aumentare la forza centrifuga conviene agire sul NUMERO DI GIRI piuttosto che sul diametro della centrifuga 4

2 F Raggio della particella F 0 F 0 = Kav! della particella Resistenza del mezzo F = 4 3! " a3 " (# p $ # m ) " % 2 r Per F = F 0 il moto è rettilineo uniforme Viscosità del mezzo Raggio di rotazione Kav! = 4 3 " # a3 # ($ p % $ m ) # & 2 r Velocità angolare della particella Raggio della particella! = K ' " a2 " (# p $ # m ) % Viscosità del mezzo Densità della particella "& 2 r Densità del mezzo Velocità di rotazione 5 6 Il principio della centrifugazione! Se una particella ha una densità uguale a quella del mezzo: Campo gravitazionale indotto con la centrifugazione Sopranatante Precipitato (pellet) Sospensione Separazione completata non vi è sedimentazione. 7 8

3 Centrifughe! Velocità di rotazione e diametro di una centrifuga sono inversamente proporzionali! le centrifughe più veloci hanno piccolo diametro! Possono funzionare in continuo e discontinuo! In relazione al loro uso si dividono in: Velocità e raggio! aumentare sia il numero di giri che il raggio del tamburo comporta un notevole aumento della velocità periferica con forte aumento delle sollecitazioni meccaniche sui materiali da costruzione della macchina! Separatori solido-liquido! Separatori di liquidi a diverso peso specifico 9 10 Centrifughe Centrifughe!!! RPM!!!! Da banco! ! Micro!! max ! Super!! ~ 25000! Ultra!! ~ 80000!! 11! Centrifuga da banco! Ultracentrifuga 12

4 Scelta della centrifuga - criteri! intensità della Fc! meccanismo di azione della macchina! proprietà della torbida! distribuzione granulometrica! concentrazione! portata! tipo di sistema eterogeneo Meccanismi di azione! FILTRAZIONE! con tamburi rotanti forati (anche con setto filtrante) - idroestrattori! SEDIMENTAZIONE/CHIARIFICAZIONE/ CLASSIFICAZIONE! tamburo a pareti piene! LAVAGGIO DEL SOLIDO! operazione ausiliaria Tipi di esercizio! CONTINUO/DISCONTINUO! ALIMENTAZIONE CONTINUA/S DISCONTINUO! IN POSIZIONE VERTICALE/ORIZZONTALE Separatori solido-liquido! La scelta dipende dalla RESISTENZA che oppone il solido a fluire nel liquido! Solido a grana grossa! bassa resistenza! centrifughe a PANIERE FORATO!! C. A FILTRAZIONE! Solido a grana fine! elevata resistenza! centrifughe a PANIERE A PARETE PIENA!! C. A SEDIMENTAZIONE 15 16

5 Centrifughe a filtrazione (idroestrattori) C. A filtrazione ad asse verticale! Possono essere! ad asse verticale ed esercizio discontinuo! ad asse orizzontale ed esercizio continuo! Il solido viene trattenuto dalle pareti del paniere e deve essere rimosso periodicamente (discontinuità)! Per SOLIDI A GRANA GROSSA C. a filtrazione ad asse orizzontale Centrifughe a sedimentazione! A SPINTA (E)! Il solido viene trattenuto dalle pareti del paniere e viene rimosso continuamente dal movimento del pistone E (continuità)! Per SOLIDI A GRANA GROSSA TORBIDA! Il solido viene trattenuto dalle pareti del paniere e deve essere rimosso periodicamente (discontinuità)! Il fluido tracima dall"alto! Per SOLIDI A GRANA FINE SOLIDO 19 20

6 Separatori di liquidi a diverso peso specifico (immiscibili)! Unico paniere rotante non forato! La posizione dei tubi varia in relazione alla percentuale dei due liquidi 21 Separatori di liquidi a diverso peso specifico (immiscibili)! Variante: imbuto separatore fisso IMBUTO SEPARATORE Solido (se presente) 22 Separatori di liquidi a diverso peso specifico (immiscibili)! Centrifuga A DISCHI PIATTI (Alfa Laval) "Dimensioni ridotte (d = 40 cm) "RPM: Supercentrifughe " Dimensioni ridotte (d = 20 cm) " RPM: " Forma tubolare " Per separare miscele di liquidi Solido (se presente) "Quando B è pieno di solido per 1/4 la centrifuga si arresta e si PIATTI più denso asporta il deposito meno denso

7 The end 25

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