OBTAINING AN ANALYTICAL FORMULA FOR CALCULATION OF THE LIMITING PORE DIAMETERS OF SEDIMENTS IN FILTERING CENTRIFUGES
Authors: ЖУКОВ В.Г. , ЧЕСНОКОВ В.М. , ЛУКИН Н.Д. 
Published: May 2023

В период механической сушки во вращающемся роторе фильтрующей центрифуги в порах осадка перед фильтрующей поверхностью образуется периферийный кольцевой слой капиллярной каймы. Кайма из стремящихся к радиальному расположению смежных цепочек пор, заполненных фильтратом, ограничивает снижение влажности осадка. Изучено статистически упорядоченное поровое пространство осадка, в котором могут образовываться це- почки сообщающихся пор каждого размера. Со стороны оси вращения ротора кайма имеет ненасыщенный филь- тратом кольцевой слой разветвленной поверхности в виде бахромы и может обладать периферийным насыщенным фильтратом подошвенным слоем, лежащим на фильтрующей поверхности. Фильтрат, заполняющий каждую це- почку пор, оканчивается с обоих концов менисками. Чем больше диаметр пор, тем короче заполненная фильтра- том их цепочка. Рассмотрено условие, при котором в наиболее крупных порах остаются лишь мениски. Диаметр таких пор назван предельным. Если в осадке имеются поры, размер которых превышает предельный, то в них не могут образоваться даже мениски, и цепочки таких пор останутся незаполненными. Получена аналитическая фор- мула расчета предельных диаметров пор осадков в фильтрующих центрифугах, которая позволяет определять па- раметры работы центрифуги для регулирования величины предельного диаметра вплоть до исчезновения подо- швенного слоя и возникновения вентиляционного эффекта. Пример расчета показал возможность появления или исчезновения подошвенного слоя подбором параметров угловой скорости и радиуса расположения фильтрующей поверхности, что создает практические возможности расчетного регулирования влажности, создаваемой капилляр- ной каймой, либо организацией вентиляционного эффекта сквозь толщу осадка с его термодинамической сушкой, либо созданием предотвращающего вентиляцию подошвенного слоя для сохранения определенной влажности.

During the period of mechanical drying in the rotating rotor of the filtering centrifuge, a peripheral annular layer of the capillary border is formed in the pores of the sediment in front of the filtering surface. A rim of adjacent chains of pores filled with filtrate tending to a radial arrangement limits the decrease in sediment moisture. A statistically ordered pore space of the sediment, in which chains of communicating pores of each size can form, was studied. On the side of the axis of rotation of the rotor, the rim has an annular layer of a branched surface unsaturated with filtrate in the form of a fringe and may have a peripheral filtrate-saturated sole layer lying on the filter surface. The filtrate that fills each chain of pores ends with menisci at both ends. The larger the pore diameter, the shorter their chain filled with filtrate. The condition under which only menisci remain in the largest pores is considered. The diameter of such pores is called limiting. If there are pores in the sediment, the size of which exceeds the limit, then even menisci cannot form in them, and the chains of such pores will remain unfilled. An analytical formula has been obtained for calculating the limiting pore diameters of sediments in filter centrifuges, which makes it possible to determine the operation parameters of the centrifuge to control the limiting diameter up to the disappearance of the sole layer and the occurrence of a ventilation effect. The calculation example showed the possibility of the appearance or disappearance of the bottom layer by selecting the parameters of the angular velocity and the radius of the filtering surface, which creates practical possibilities for calculating the control of humidity created by the capillary fringe, or by organizing a ventilation effect through the thickness of the sediment with its thermodynamic drying, or by creating a bottom layer preventing ventilation for maintain a certain humidity.