第五章 離心機(jī)

1、5 離心機(jī) 5.1 離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及工作原理 5.2 過濾與沉降離心機(jī) 5.3 離心機(jī)的選型 5.1.3 過濾離心機(jī)的有關(guān)計算 分離物料分類分離物料分類 均一系均一系 非均一系非均一系 均一系均一系混合物的分離基本屬于傳質(zhì)的內(nèi)容，其基本方法混合物的分離基本屬于傳質(zhì)的內(nèi)容，其基本方法 就是在均一系溶液中設(shè)置第二個相，使要分離的物質(zhì)轉(zhuǎn)就是在均一系溶液中設(shè)置第二個相，使要分離的物質(zhì)轉(zhuǎn) 移到該相中來。其力學(xué)過程是微觀的內(nèi)力作用過程。移到該相中來。其力學(xué)過程是微觀的內(nèi)力作用過程。 非均一系非均一系混合物的分離，一般采用混合物的分離，一般采用機(jī)械方法機(jī)械方法，其基本原，其基本原 理就是將混合物置于一定的

2、力場之中，利用混合物的各理就是將混合物置于一定的力場之中，利用混合物的各 個相在力場中受到不同的力從而到較大的個相在力場中受到不同的力從而到較大的“相重差相重差”使使 其分離，其力學(xué)過程是宏觀的其分離，其力學(xué)過程是宏觀的“場外力場外力”作用過程。作用過程。 機(jī) 械 分 離 浮選 沉降 過濾 篩分 重力沉降 離心沉降 真空過濾 離心過濾 加壓過濾 深層過濾 浮選浮選 是在懸浮液內(nèi)釋放出足夠的空氣（或其 它氣體），并以氣泡形式粘附于固體顆 粒表面，使顆粒籍氣體浮力升到液面， 再將固體顆粒加以刮離。 產(chǎn)生氣體氣泡的方法有：分散法、溶入法和電解法。 浮選在礦物分離方面早已應(yīng)用，在造紙、煉油和污水處 理

3、等方面也是一種有效的固液分離方法。 沉降 是利用固-液兩相或液-液兩相密度差來進(jìn) 行分離的操作，根據(jù)力場的不同分為重 力沉降和離心沉降； 過濾 使懸浮液通過多孔性介質(zhì)（過濾介質(zhì)）而 使固、液兩相分離的操作。根據(jù)推動力的 不同可將過濾分為真空過濾、加壓過濾、 離心過濾及深層過濾。 篩分 將含有不同粒狀、片狀或塊狀物料，通過 多孔介質(zhì)（篩）進(jìn)行脫水或分級。 離心機(jī)的分離過程及分類 離心機(jī)是利用轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，來實 現(xiàn)懸浮液、乳濁液及其它物料的分離或濃 縮的機(jī)器。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分 離效率高、生產(chǎn)能力大及附屬設(shè)備少等特 點。 離心分離過程一般分為離心過濾、離心沉降、離心分離過程一般分為離

4、心過濾、離心沉降、 和離心分離三種。因此離心機(jī)也就分為過濾式和離心分離三種。因此離心機(jī)也就分為過濾式 離心機(jī)、沉降式離心機(jī)和分離機(jī)。離心機(jī)、沉降式離心機(jī)和分離機(jī)。 沉降式離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的懸浮液隨轉(zhuǎn) 鼓高速旋轉(zhuǎn)，密度大 的離心力大沉降到轉(zhuǎn) 鼓壁上，密度小的沉 降在里層，將兩相分 別引出可達(dá)到分離目 的。轉(zhuǎn)鼓無孔，無過 濾介質(zhì)。 適用于懸浮液含固量 （濃度）較少，固體 顆粒較小的懸浮液的 分離。 過濾式離心機(jī) 高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓上開有 許多小孔，并襯有多孔 過濾介質(zhì)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的懸 浮液受離心力作用液相 經(jīng)過濾渣層、過濾介質(zhì)、 壁上小孔連續(xù)排出，固 相沉積下來成為濾渣。 適用于含固量較高、固 體顆粒較大的

5、懸浮液的 分離。懸浮液在離心力 場中所受離心慣性力比 重力大千百倍，加速了 過濾的速度，可得到較 干的濾渣。 分離機(jī) 與沉降式原理相同， 但轉(zhuǎn)速高，體積小。 專指分離兩相互不相 溶的乳濁液或含為量 固體的乳濁液，因液、 液兩相密度差較小， 必須加強離心力場 （高轉(zhuǎn)速），使液-液 兩相分層，中相在外 層，輕相在內(nèi)層，在 通過一定裝置將重、 輕兩相分別引出機(jī)外， 以達(dá)到分離的目的。 分離因素： 5-1 為離心加速度與重力加速度之比值，它是離 心機(jī)的重要性能參數(shù)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料所受的離 心慣性力與物料的位置有關(guān)，即與半徑有關(guān)。 分離因素通常是指內(nèi)鼓最大半徑處的值。分 離因數(shù)是表示離心機(jī)分離能力的主要指標(biāo)

6、。 分離因素越大，分離效果越好。 2 / r FRg 離心力場的特點 離心機(jī)工作時，處于轉(zhuǎn)鼓中的液體和固體 去了層，在離心力場的作用下，將給轉(zhuǎn)鼓 內(nèi)壁以相當(dāng)?shù)膲毫ΓQ為離心液壓。 離心液壓不僅作用在轉(zhuǎn)鼓壁上，同時也作 用在頂蓋和鼓底上。計算轉(zhuǎn)鼓的強度時必 須把離心液壓考慮進(jìn)去。 離心液壓 過濾式離心機(jī) 沉降式離心機(jī) 分離機(jī) 三足式離心機(jī) 三足式自動卸料離心機(jī) 臥式刮刀卸料離心機(jī) 離心力卸料離心機(jī) 臥式活塞推料離心機(jī) 臥式刮刀卸料離心機(jī) 振動卸料和進(jìn)動卸料離心機(jī) 螺旋卸料離心機(jī) 螺旋卸料沉降-過濾組合離心機(jī) 過濾式離心機(jī) 沉降式離心機(jī) 螺旋卸料離心機(jī) 復(fù)合離心機(jī) 管式分離機(jī)及室式分離機(jī) 處理氣-

7、液-固三相混合物的沉降式離心機(jī) 蝶式分離機(jī) 螺旋卸料沉降-過濾組合離心機(jī) 5.1.3 過濾離心機(jī)的有關(guān)計算 過濾機(jī)理 （1） 濾渣的形成 濾渣和過濾介質(zhì)有較大的曲率，過濾面積隨半徑而變化，而濾渣不僅 在液體作用下，而且還在濾渣骨架質(zhì)量力作用下受到壓緊。 （2） 濾渣的壓緊 被離心分離的物料實際上是兩相物系，而且開始時固體顆粒排列并不 緊湊，彼此間有極少的接觸點。 （3） 濾渣的機(jī)械干燥 在顆粒接觸處和顆粒的表面上保留有毛細(xì)管力和分子力所保持的液 體。其中一部分在離心力、慣性和流經(jīng)濾渣的空氣流的作用下向濾網(wǎng) 方向從一個接頭處移向另一個接頭處。 (1)過濾基本方程 m/s (5-73) q濾液的表

8、觀流速； Rm介質(zhì)阻力； 濾餅比阻； m濾渣重； 液體的粘度； V濾液總?cè)莘e； t時間； P2過濾餅上游表面處壓力。 (2)影響因數(shù)分析 介質(zhì)阻力Rm : 假設(shè)介質(zhì)阻力Rm是常量。 濾餅比阻 :與固粒的形狀和粒度分布，剛度以及濾餅結(jié)構(gòu)、進(jìn)料料漿固相 濃度和過濾初速度有關(guān)。 過濾壓力: 對可壓縮濾餅，增加壓力可使顆粒受壓縮而變形，隨之過濾阻力 變大，值隨之改變。 2 () m pdV q AdtmR 過濾離心機(jī)的操作循環(huán) 1.第一加速階段 將轉(zhuǎn)鼓加速到加料所需要的速度， 需用時間是制造廠選定的。 2. 加料階段 在選擇加料速度時，主要考慮需用 功率可供利用功率之間的平衡，其 次考慮濾餅的均勻分布

9、，防止不平 衡加料的出現(xiàn)，為使濾餅均勻分 布。 3.第二加速階段 在加料停止后，轉(zhuǎn)鼓就可加速到最 高操作速度，以盡可能快的過濾母 液，這個加速時間是選定的，但受 電動機(jī)特性的控制。 過濾離心機(jī)的操作循環(huán) 4.洗滌階段 目的為了獲得純凈的固體產(chǎn)物，由 于洗滌緊接在過濾之后進(jìn)行，對固 定的濾餅層來說，洗滌液穿過濾餅 的路線基本上沿著原來過濾時形成 的孔隙結(jié)構(gòu)流出。 5.甩干階段 目的是盡量降低離心過濾或洗滌后 的濾餅中最終含液量或稱殘留液量 6.減速階段 減速階段的操作線斜率與驅(qū)動系統(tǒng) 的類別和使用特性有關(guān)，與制動系 統(tǒng)吸收能量的速率也有關(guān) 7.卸料階段 決定于在卸料速度時可供轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)鼓的 扭矩，所

10、卸濾餅的特性以及卸料用的 刮刀或其他裝置的設(shè)計特點。 過濾離心機(jī) 三足式離心機(jī) a 結(jié)構(gòu) 5.2 過濾與沉降離心機(jī) b 工作原理 c 用途 SG系列三足式離心機(jī)適用于粘度大、親水性強、 難分離的含中細(xì)度的顆粒狀或纖維狀物的懸浮液介 質(zhì)的分離；也適用于糊狀、固狀介質(zhì)的分離；并廣 泛應(yīng)用于紡織品、食品脫水。 d 特點特點 SG系列離心機(jī)除具有三足式離心機(jī)的傳統(tǒng)優(yōu)點外， 還具有如下特點： 采用手動刮刀下部卸料，提高了生產(chǎn)效率。 采用刮刀低速卸料，延長了使用壽命。 物料接觸零部件均采用1Crl8Ni9Ti不銹鋼制造， 可耐一般酸性腐蝕。 e. 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 三足式離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括轉(zhuǎn)鼓直徑、

11、轉(zhuǎn) 速、分離因數(shù)及轉(zhuǎn)鼓容量等項。目前國內(nèi)外生產(chǎn) 的三足式離心機(jī)參數(shù)一般范圍如下: 轉(zhuǎn)鼓直徑：2552000 mm 主軸轉(zhuǎn)速：3500500 rmin 分離因數(shù)：2100225 轉(zhuǎn)鼓容量：3.41800L 螺旋卸料離心機(jī) a 結(jié)構(gòu) 由一柱錐形轉(zhuǎn)鼓、螺旋推 料器、行 星差速器、 機(jī)殼和機(jī) 座等零部 件組成 b 原理 沉降離心機(jī) 固相粒度 0.0052 mm 懸浮液容積濃度 150 生產(chǎn)能力最大可達(dá) 190 m3h(懸浮液) 轉(zhuǎn)鼓直徑 1601600mm 轉(zhuǎn)鼓長徑比 14.2 轉(zhuǎn)鼓半錐角 5o18o 液池深度與直徑的比 0.050.2 轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)差 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.23 5.3.1 選型的原則 5

12、.3.2 選型的依據(jù) 5.3.3 選型的基本方法 5.3 離心機(jī)的選型 5.3.1 選型原則 對固-液分離流程系統(tǒng)有比較全面的分析和 了解。 要對被分離物料的特性有充分的了解 要滿足分離任務(wù)和要求 要考慮經(jīng)濟(jì)性 選型的原則可歸納為：工藝流程、物料特性、分離 任務(wù)、經(jīng)濟(jì)性等四個需要滿足和適應(yīng)的方面。 5.3.2 選型的依據(jù) 分離任務(wù)： 包括處理量的規(guī)模，操作方式和分離目的等。 物料特性： 包括固相顆粒、密度，液相密度、粘度，懸浮液濃度等。 5.3.3 選型的基本方法 表格法：表格法： 為滿足生產(chǎn)任務(wù)的要求，必須根據(jù)分離物料的性質(zhì)和分離 任務(wù)，即依據(jù)各項的實際情況，按所給表格根據(jù)一些特殊 要求以及

13、其他條件逐步篩選。 圖表法圖表法： 用圖表法選擇離心機(jī)比較粗糙，只能根據(jù)懸浮液的固相濃 度和固相顆粒的粒子尺寸進(jìn)行離心機(jī)的選擇，但它可以與 前節(jié)的表格法配套使用，相互參考和補充。 綜合選型及各種機(jī)種聯(lián)用綜合選型及各種機(jī)種聯(lián)用： 在下列情況下可以聯(lián)用：材料性質(zhì)特殊；對分離任務(wù)有特 殊要求的情況；有些分離機(jī)械往往對物料條件有一定要求， 才能達(dá)到其較佳分離性能。 表格法選型舉例 待分離物料的處理量為8m3/h，間歇式生產(chǎn)，固體需洗滌，使 用表格法選分離機(jī)械。 1.查圖5-49中分離任務(wù)分類得： 處理量: b；操作方式：d；分離目的：h； 2.查表5-6，滿足此三項要求的有： 1 帶垂直濾液的加壓過濾機(jī)；2 帶水平濾液的加壓過濾機(jī)；9 水 平帶式真空過濾機(jī)；11 壓濾機(jī)；12 刮刀卸料過濾離心機(jī)；14 上懸式或三足式