食品工程原理 第三章 非均相混合物分離

1、第三章第三章3.1 3.1 篩分篩分 3.2 3.2 重力沉降重力沉降 3.3 3.3 過濾過濾 3.4 3.4 離心分離離心分離3.1.1 3.1.1 粉碎粉碎 1 1粉碎方法及粉碎力粉碎方法及粉碎力 （1）粉碎機(jī)械的作用 固體物料在機(jī)械力的作用下，克服內(nèi)部的凝聚力，分裂為尺寸更小的顆粒，這一過程稱為粉碎操作。粉碎操作在食品加工中占有非常重要的地位，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 滿足某些產(chǎn)品消費(fèi)的需要。如小麥磨成面粉、稻谷碾成白米后才能食用。 增加固體的表面積，以利于干燥、溶解等進(jìn)一步加工。如蔬菜、水果等干燥前大多切成小塊。 組分的物料粉碎后混合，以利于提高混合的均勻度，滿足工藝要求。如工程化、

2、功能性食品的生產(chǎn)以及配合塑料的制造，原料粉碎是不可缺少的工藝。 （2）粒度 顆粒的大小稱為粒度，是表示固體粉碎程度的代表性尺寸。粉碎后的顆粒，不僅形狀不一致，大小也不一致。球形顆粒的粒度以其直徑表示。對于粒度不一致的非球形顆粒群體，只能用平均粒度來表示。平均粒度的計算方法因粒度及粒度分布的測定方法不同而不同。 （3）粉碎力和粉碎方法 物料粉碎時受到的機(jī)械作用力通常有擠壓力、沖擊力和剪切力。根據(jù)施力種類與方式的不同，物料粉碎的基本方法包括壓碎、劈裂、折斷、磨削和沖擊破碎等形式。 各種粉碎機(jī)械所產(chǎn)生的粉碎力不是某一種單純的力，而是幾種力的組合。但對某一特定的設(shè)備，則可以是某一種力為主要的粉碎力。一

3、般情況下，擠壓力常用于堅硬物料的粗粉碎，如堅果的破殼。沖擊力則作為常用的粉碎力用于食品原料的粉碎。剪切力則被廣泛用于韌性物料的粉碎，如食品加工。 2 2粉碎設(shè)備粉碎設(shè)備 （1）干法粉碎機(jī)械 錘式粉碎機(jī)械適用于中等硬度和脆性物料的中碎和細(xì)碎，一般原料粒徑不能大于10mm，產(chǎn)品粒度可通過更換篩板來調(diào)節(jié)，通常不得細(xì)于200目，否則由于成品太細(xì)易堵塞篩孔。 輥式粉碎機(jī)械是食品工業(yè)中使用最廣泛的粉碎設(shè)備，它能適應(yīng)食品加工和其他工業(yè)對物料粉碎操作的不同要求。輥式磨粉機(jī)廣泛用于小麥制粉工業(yè)，也用于釀酒廠的原料破碎等工序。精磨機(jī)用于巧克力的研磨。 氣流式粉碎機(jī)械在精細(xì)化工行業(yè)應(yīng)用較廣，適用于藥物和保健品的超微

4、粉碎。它用于低熔點(diǎn)和熱敏性物料的粉碎工藝，也用于粉碎和干燥，粉碎和混合等聯(lián)合操作中。 振動式粉碎機(jī)械只要用于微粉碎和超微粉碎，它既可用于干法處理，也可用于濕法處理。 （2）濕法粉碎機(jī)械 高壓均質(zhì)機(jī)設(shè)備應(yīng)用廣泛，可以處理流動液態(tài)物料，并且在高黏度和低黏度產(chǎn)品之間轉(zhuǎn)換時，無需更換工作部件。應(yīng)用于奶、稀奶油、酸奶及其它乳制品、冰激凌、果汁、番茄制品、豆?jié){、調(diào)味品、布丁等食品加工中。 膠體磨設(shè)備應(yīng)用于果醬、花生蛋白、巧克力、牛奶、豆?jié){、調(diào)味醬料加工。 （3）果蔬破碎機(jī)械 果蔬打漿機(jī)械用于果醬諸如蘋果醬、番茄醬的生產(chǎn)流水線中。 果蔬榨汁機(jī)械利用壓力把固態(tài)物料中所含的液體壓榨出來的固液分離機(jī)械。 果蔬切割

5、機(jī)械是使物料和切刀產(chǎn)生相對運(yùn)動，達(dá)到將物料切斷、切碎的目的。 （4）肉類絞切和粉碎機(jī)械 （5）超微粉碎機(jī)械3.1.2 3.1.2 篩分篩分 1 1篩分操作原理篩分操作原理 用篩面將顆粒大小不同的物料分成若干級別的操作稱為篩分。用于篩分物料的機(jī)械稱為篩分機(jī)械。篩分機(jī)械種類很多，按其運(yùn)動方式，分為搖動篩、振動篩和回轉(zhuǎn)篩等幾種。 （1）篩分效率 篩分效率是評價篩分操作質(zhì)量好壞的指標(biāo)。它是指篩分時實(shí)際篩下的篩下級別物料質(zhì)量與原物料含同一級別物料質(zhì)量之比。 (3-1) 式中 b篩分前物料中可篩過物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； c篩后篩上物料中可篩過物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 實(shí)際計算時，只要在篩分物料和篩上物料中分別取樣，精確測定

6、其篩下級別的含量，即可算出篩分效率。100%1bcbc 影響篩分效率的因素有： 篩面上物料層厚度篩面上物料層厚度。料層越薄，篩下顆粒通過此層的時間越短，每一顆粒接觸到篩孔的機(jī)會越多，篩分效率就越高。 篩下顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顆粒級別和形狀。篩下顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顆粒級別和形狀。篩下顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，物料被篩落的速度越快，料層減薄得越快，篩分效率就越高。篩下顆粒中粒度小于篩孔直徑34的易篩粒越多難篩粒越少，篩分效率就越高。球形顆粒比扁平、不規(guī)則的顆粒容易篩落。若顆粒過于細(xì)微，由于凝聚力、附著力作用，篩分效率很低。 物料含水量物料含水量。物料不夠干時，粉狀顆粒受凝聚力、附著力作用，易結(jié)成團(tuán)堵塞篩孔，篩分效

7、率大降。但當(dāng)含水量超過一定值時，使干粉料變?yōu)闈衲酀{而達(dá)到濕篩條件時，篩分效率便超過干篩。 此外，篩孔形狀、篩面種類、篩分機(jī)械的運(yùn)動方式、加料量的多少及均勻程度也直接影響篩分效率。 （2）篩面和篩制 用于篩分操作的篩面，按其構(gòu)造不同分為三種，即柵篩、板篩和編織篩。 柵篩柵篩。柵篩由許多鋼質(zhì)棒組成，中間穿以若干根帶螺栓的鋼條，在柵棒之間套上一定尺寸的支隔橫管，以保持柵棒間的間隙大小。柵篩結(jié)構(gòu)簡單，通常用于物料的去雜粗篩。 板篩板篩。板篩是由薄鋼板沖孔制成的，薄鋼板的厚度常為0.51.5 mm，孔的形狀有圓形、長圓形和方形等幾種。篩孔最好是上小下大。呈錐形，這樣可以減少堵塞。篩孔多采用交錯排列，以提

8、高篩分效率。板篩的優(yōu)點(diǎn)是孔眼固定不變，分級準(zhǔn)確，同時堅固、剛硬，使用期限長。 編織篩編織篩。編織篩又稱篩網(wǎng)，它是由篩絲編織而成的。制作篩絲的材料要耐腐蝕，有較好的強(qiáng)度和柔軟性常用的由低碳鍍鋅鋼絲編織而成，篩網(wǎng)通常為方孔或矩形孔，最小孔徑可達(dá)300目以上(目是英制中表示孔密度的規(guī)格，300目就是每英寸長度有300孔)。一般120目以下的金屬絲編織的篩網(wǎng)可以用平紋織法，超過120目就必須用斜紋織法，編織篩網(wǎng)不僅用于粉粒料篩分，也常用于過濾作業(yè)。編織篩的優(yōu)點(diǎn)是輕便價廉，篩面利用系數(shù)大，同時由于篩絲的交疊，表面凹凸不平，有利于物料的離析，顆粒通過能力強(qiáng)。主要缺點(diǎn)是剛度、強(qiáng)度差，易于變形破裂，只適用于負(fù)

9、荷不大的場合。使用編織篩時，周圍還需有張緊結(jié)構(gòu)。 篩網(wǎng)規(guī)格的表示方法有兩種：一種以每英寸長度內(nèi)的篩孔數(shù)表示，稱為網(wǎng)目數(shù)，簡稱網(wǎng)目，以M表示；另一種以每厘米長度內(nèi)的篩孔數(shù)表示，稱為篩網(wǎng)的號數(shù)，簡稱篩號，以N表示。兩者之間有如下近似關(guān)系： (3-2)2.54MN 2 2篩分設(shè)備篩分設(shè)備 (1)搖動篩 工作原理工作原理。搖動篩是在重力、慣性力以及物料與篩面之間的摩擦力的作用下，物料與篩面之間產(chǎn)生不對稱的相對運(yùn)動而進(jìn)行連續(xù)篩分。按篩面的運(yùn)動規(guī)律不同，搖動篩可分為直線搖動篩、平面搖晃篩和差動篩。 搖動篩的特點(diǎn)搖動篩的特點(diǎn)。由于篩面是平面的，因而全部篩面都在工作，工作效率較高，同時結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝比較

10、容易，更換篩面方便，適于多種物料的分級。其缺點(diǎn)是動力平衡較差、運(yùn)行時連桿機(jī)構(gòu)易損壞、噪聲較大等。 （2）振動篩 振動篩是由篩機(jī)產(chǎn)生高頻振動而實(shí)現(xiàn)篩分操作的。由于振動篩篩面具有強(qiáng)烈的高頻振動，篩孔幾乎完全不會被物料堵塞，故篩分效率高，生產(chǎn)能力大，篩面利用率高。振動篩結(jié)構(gòu)也簡單，占地面積小，重量輕，動力消耗低，價格低，應(yīng)用范圍較廣，特別適用于細(xì)粒物料和漿料的篩分操作。應(yīng)用較多的是慣性振動篩、偏心振動篩和電磁振動篩。下面介紹慣性振動篩。 振動篩的構(gòu)造和工作原理振動篩的構(gòu)造和工作原理 篩框安裝在彈簧上，帶有圓盤的主軸由安裝在篩框上的一對軸承座支承，圓盤共有兩只，其上裝有偏心輪，構(gòu)成篩機(jī)的振動器。當(dāng)主軸

11、旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使整個傳動機(jī)構(gòu)隨篩框一起振動，從而使物料在篩面上產(chǎn)生劇烈的相對運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)篩分目的。 振動篩的使用振動篩的使用 a剛安裝的新篩和長期擱置未用的振動篩在使用前必須檢驗電動機(jī)的絕緣是否良好。 b篩網(wǎng)一定要在篩框上均勻地張緊，使篩網(wǎng)能和篩框以相同的頻率和振幅振動而不發(fā)生抖動和篩網(wǎng)的局部下垂，這樣可保證良好的篩分效果，同時又可延長篩網(wǎng)的使用壽命。 c要隨時清除篩網(wǎng)上的雜物，下班前要將篩網(wǎng)清理干凈。經(jīng)常檢查篩網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)變形及破損應(yīng)及時修整、更換。 d注意進(jìn)口處物料的分布，盡量減小物料對篩網(wǎng)的沖擊延長篩網(wǎng)使用壽命。 (3) 回轉(zhuǎn)篩 回轉(zhuǎn)篩是一種篩面作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的篩分機(jī)械。 3.2

12、3.2 重力沉降重力沉降 3.2.1 3.2.1 重力沉降理論重力沉降理論 1 1重力沉降原理重力沉降原理 顆粒沉降運(yùn)動中的受力分析： （1）重力和離心力 當(dāng)固體處于流體中時，只要兩者的密度有差異，則在重力場中顆粒將在重力方向與流體作相對運(yùn)動；在離心力場中與流體在離心力方向上作相對運(yùn)動。直徑為d 的球形顆粒受到的重力為： ，其中 為顆粒密度。直徑為d 的球形顆粒受到的離心力為： ，其方向是從圓心指向外。36sdgs23366tsrsudadr （2）浮力 顆粒處于流體中，無論運(yùn)動與否，都會受到浮力。流體處于重力場中，顆粒受到的浮力等于： ，其中 為流體介質(zhì)的密度。流體在離心力場中時，顆粒也要受

13、到一個類似于重力場中浮力的力： 。 36dg236tudr （3）阻力 顆粒作沉降運(yùn)動時受到兩種阻力，即表皮阻力和形體阻力。當(dāng)顆粒運(yùn)動速度很小時，流體對球的運(yùn)動阻力主要是黏性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋渦出現(xiàn)，即發(fā)生邊界層分離，表皮阻力讓位于形體阻力。 阻力大小的計算仿照管路阻力的計算，即認(rèn)為阻力與相對運(yùn)動速度的平方成正比。對于直徑為d的球形顆粒： ，其中 為阻力系數(shù)， 為流體介質(zhì)的密度， 為粒子與介質(zhì)的相對運(yùn)動速度。22024ud0u 2 2重力沉降速度重力沉降速度 （1）重力沉降速度 重力場中，顆粒在流體中受到重力、浮力和阻力，這些力會使顆粒產(chǎn)生一個加速度，根據(jù)牛頓第二定律：重力-浮

14、力-阻力=顆粒質(zhì)量加速度。當(dāng)顆粒在流體中做勻速運(yùn)動時， (3-3)2233006624suddgdg 事實(shí)上，顆粒從靜止開始作沉降運(yùn)動時，分為加速和勻速兩個階段。速度越大，阻力越大，加速度越??；加速度為零時顆粒便作勻速運(yùn)動，其速度稱為沉降速度。一般而言，對小顆粒，加速階段時間很短，通常忽略，可以認(rèn)為沉降過程是勻速的。令顆粒所受合力為零，便可解出沉降速度 （3-4） 043sdgu 上述計算沉降速度的方法，是在下列條件下建立的： 顆粒為球形； 顆粒沉降時彼此相距較遠(yuǎn)，互不干擾； 容器壁對沉降的阻滯作用可以忽略； 顆粒直徑不能小到受流體分子運(yùn)動的影響。 （2）阻力系數(shù) 使用式（3-4）計算沉降速度

15、首先要知道阻力系數(shù)，通過因次分析法可知它是顆粒與流體相對運(yùn)動雷諾數(shù)的函數(shù)： ，而 。計算 時d 應(yīng)為足以表征顆粒大小的長度，對球形顆粒而言，就是它的直徑。 根據(jù)實(shí)驗結(jié)果作出的阻力系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系如圖3-1所示，其變化規(guī)律可以分成四段，用不同的公式表示。第一段的表達(dá)式是準(zhǔn)確的，其它幾段是近似的。0(Re )f00Redu0Re 層流區(qū)層流區(qū)。 (3-5)沉降操作中所涉及的顆粒一般都很小， 通常在0.3以內(nèi)，故式（3-5）很常用。 過渡區(qū)（過渡區(qū)（AllenAllen區(qū)）區(qū)）。 (3-6)200024Re1,Re18sdgu0Re300.6018.51Re10 ,Re0.600Re0.269s

16、gdu 湍流區(qū)（牛頓區(qū)）。湍流區(qū)（牛頓區(qū)）。 (3-7) 區(qū)區(qū)。 后， 驟然下降， 在 范圍內(nèi)可近似取 。35010Re2 10 ,0.4401.74sgdu0.150Re2 1050Re(310) 100.1圖3-1 球形顆粒沉降阻力系數(shù)圖 （4）公式（3-4）使用方法 如果根據(jù)已知條件能夠確定沉降處在哪個區(qū)，則可直接用該區(qū)的公式進(jìn)行計算。 如果不能確定流動處在哪個區(qū)，則應(yīng)采用試差法：即先假定流動處于層流區(qū)，用式（3-5）求出沉降速度 ，然后再計算雷諾數(shù) ；如果 1，便改用相應(yīng)的公式計算 ，新算出的 也要檢驗，直到確認(rèn)所用的公式正確為止。0Re0u0Re0u0u 通過實(shí)驗整理數(shù)據(jù)得到 (3-

17、8) 其中， 稱為阿基米德準(zhǔn)數(shù)， 。計算時先根據(jù)已知條件計算 ，然后由式（3-8）計算 ，最后根據(jù) 反算出沉降速度 。 上述公式，若將重力加速度改為離心加速度，則都可用于離心力場中沉降速度的計算。0Re180.6ArAr32sdgAr ArAr0Re0u0Re3.2.2 3.2.2 顆粒與流體的分離顆粒與流體的分離 1 1顆粒在氣體中的沉降過程、沉降設(shè)備及其計算顆粒在氣體中的沉降過程、沉降設(shè)備及其計算 圖3-2 降塵室 （1）工作原理 如圖3-2所示，氣體入降塵室后，因流通截面擴(kuò)大而速度減慢。氣流中的塵粒一方面隨氣流沿水平方向運(yùn)動，其速度與氣流速度 相同；另一方面在重力作用下以沉降速度 垂直向

18、下運(yùn)動。只要?dú)怏w在降塵室內(nèi)所經(jīng)歷時間大于塵粒從室頂沉降到室底所用時間，塵粒便可分離出來。0uu （2）能被除去的最小顆粒直徑 顯然，粒子直徑越大，越容易被除去。下面討論如何確定能被除去的最小顆粒直徑。前已述及，某一粒徑的粒子能100%被除去的條件是其從室頂沉降到室底所需要時間小于氣流在室內(nèi)的停留時間，前者可用該粒子所在降塵室的室高除以沉降速度而得；而后者由室長除以氣流速度而得： （3-9）式中 以氣體體積流量表示的處理量，m3/s； 降塵室的底面積，。0AsV000,sVHLHuHBuuuuLLBA即 該式給出了顆粒能被除去的條件，即其沉降速度要大于處理量與底面積之比。顯然，該式取等號時對應(yīng)著

19、能被除去的最小顆粒（因為討論的是最小顆粒直徑，所以可以認(rèn)為沉降運(yùn)動處于層流區(qū)）。 ， （3-10） 顯然，能被（100%）除去的最小顆粒尺寸不僅與顆粒和氣體的性質(zhì)有關(guān)，還與處理量和降塵室底面積有關(guān)。 2min0018ssgdVuAmin018ssVdgA （3）最大處理量 含塵氣體的最大處理量是指某一粒徑及大于該粒徑的顆粒能被100%除去時的最大氣體量。由式（3-9）可知，所以含塵氣體的最大處理量為 （3-11） 可見，最大的氣體處理量不僅與粒徑相對應(yīng)，還與降塵室底面積有關(guān)，底面積越大處理量越大，但處理量與高度無關(guān)。為此，降塵室都做成扁平形；為提高氣體處理量，室內(nèi)以水平隔板將降塵室分割成若干層

20、，稱為多層降塵室。隔板的間距應(yīng)考慮出塵的方便。00sVA u00svA u （4）說明 氣體在降塵室內(nèi)流通截面上的均勻分布非常重要，分布不均必然有部分氣體在室內(nèi)停留時間過短，其中所含顆粒來不及沉降而被帶出室外。為使氣體均勻分布，降塵室進(jìn)出口通常都做成錐形； 為防止操作過程中已被除下的塵粒又被氣流重新卷起，降塵室的操作氣速往往很低；另外，為保證分離效率，室底面積也必須較大。因此，降塵室是一種龐大而低效的設(shè)備，通常只能捕獲大于50m的粗顆粒。要將更細(xì)小的顆粒分離出來，就必須采用更高效的除塵設(shè)備。 2 2懸浮液中顆粒的沉降過程、沉降設(shè)備及其計算懸浮液中顆粒的沉降過程、沉降設(shè)備及其計算 （1）沉降過程

21、與沉降設(shè)備 將顆粒從懸浮液中分離出來的重力沉降設(shè)備稱為沉降器。如圖3-3所示為連續(xù)沉降槽。它是底部略成錐狀的大直徑淺槽，料漿經(jīng)中央進(jìn)料口送到液面以下0.31.0m處，在盡可能減小擾動的條件下，迅速分散到整個橫截面上，液體向上流動，清液經(jīng)由槽頂端四周的溢流堰連續(xù)流出，稱為溢流；固體顆粒下沉至底部，槽底有徐徐旋轉(zhuǎn)的耙將沉渣緩慢地聚攏到底部中央的排渣口連續(xù)排出。排出的稠漿稱為底流。 （2）最大生產(chǎn)能力 要保證顆粒從懸浮液中分離出來，必須使顆粒的沉降時間小于澄清液在沉降槽內(nèi)的停留時間，與降塵室的最大處理量計算原理相同，即沉降槽的最大生產(chǎn)能力可由下式計算 V= A （3-12）式中 V以單位時間內(nèi)所得澄

22、清液體積計算的最大生產(chǎn)能 力，m3/s； 顆粒沉降速度，m/s； A沉降槽的底面積，。 0u0u圖 3-3 連續(xù)沉降槽 3.3 3.3 過濾過濾 3.3.1 3.3.1 過濾的基本理論過濾的基本理論 1 1過濾的基本概念過濾的基本概念 （1）過濾是利用可以讓液體通過而不能讓固體通過的多孔介質(zhì)，將懸浮液中的固、液兩相進(jìn)行分離的操作。 （2）過濾方式 濾渣過濾濾渣過濾 如圖3-4a所示，過濾時懸浮液置于過濾介質(zhì)的一側(cè)。過濾介質(zhì)常用多孔織物，其網(wǎng)孔尺寸未必一定小于被截留的顆粒直徑。在過濾操作開始階段，會有部分顆粒進(jìn)入過濾介質(zhì)網(wǎng)孔中發(fā)生架橋現(xiàn)象（圖3-4b），也有少量顆粒穿過介質(zhì)而混入濾液中。隨著濾渣

23、的逐步堆積，在介質(zhì)上形成一個濾渣層，稱為濾渣。不斷增厚的濾渣才是真正有效的過濾介質(zhì)，而穿過濾渣的液體則變?yōu)榍鍍舻臑V液。通常，在操作開始階段所得到濾液是渾濁的，須經(jīng)過濾渣形成之后返回重濾。 深層過濾深層過濾 顆粒尺寸比介質(zhì)孔道小的多，孔道彎曲細(xì)長，顆粒進(jìn)入孔道后容易被截留。同時由于流體流過時所引起的擠壓和沖撞作用。顆粒緊附在孔道的壁面上。介質(zhì)表面無濾渣形成，過濾是在介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行的。 （3）過濾介質(zhì) 織物介質(zhì)織物介質(zhì)。即棉、毛、麻或各種合成材料制成的織物，也稱為濾布。 粒狀介質(zhì)粒狀介質(zhì)。細(xì)紗、木炭、碎石等。 多孔固體介質(zhì)（一般要能夠再生的才行）多孔固體介質(zhì)（一般要能夠再生的才行）。多孔陶瓷、多孔塑

24、料、多孔玻璃等。圖3-4 濾渣過濾 圖3-5 深層過濾 （4）助濾劑 若懸浮液中顆粒過于細(xì)小將會使通道堵塞，或顆粒受壓后變形較大，濾渣的孔隙率大為減小，造成過濾困難，往往加助濾劑以增加過濾速率。 助濾劑的添加方法有兩種： 直接以一定比例加到濾漿中一起過濾。若過濾的目的是回收固體物，此法便不適用。 將助濾劑預(yù)先涂在濾布上，然后再進(jìn)行過濾，此法稱為預(yù)涂。 助濾劑是一種堅硬而形狀不規(guī)則的小顆粒，能形成結(jié)構(gòu)疏松而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾渣。常用作助濾劑的物質(zhì)有：硅藻土、珍珠巖、炭粉、石棉粉等。 （5）過濾速度的定義 過濾速度指單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積，即 (3-13)式中 u瞬時過濾速度，m3

25、/（sm2 ），m/s； V濾液體積，m3； A過濾面積，m2； 過濾時間，s。dVuAd 說明： 隨著過濾過程的進(jìn)行，濾渣逐漸加厚?？梢韵氲剑绻^濾壓力不變，即恒壓過濾時，過濾速度將逐漸減小。因此上述定義為瞬時過濾速度。 過濾過程中，若要維持過濾速度不變，即維持恒速過濾，則必須逐漸增加過濾壓力或壓差 總之，過濾是一個不穩(wěn)定的過程。 上面給出的只是過濾速度的定義式，為計算過濾速度，首先應(yīng)該掌握過濾過程的推動力和阻力。 （6）過濾速度 過程的推動力過程的推動力。過濾過程中，在上游和下游之間需維持一定的推動力，比如一定的壓差，過濾過程才能進(jìn)行。推動力用來克服濾液通過濾渣層和過濾介質(zhì)層的微小孔道時

26、的阻力，通常過濾推動力越大，過濾速度越快。 濾液通過濾渣層時的阻力濾液通過濾渣層時的阻力。濾液在濾渣層中流過時，由于通道的直徑很小，阻力很大，因而流體的流速很小，可視為層流，壓力降與流速的關(guān)系服從Poiseuille定律：(3-14)21132edpul1uu04(1)edS0lK L式中 u1濾液在濾渣中的真實(shí)流速，m/s； de濾渣層通道的當(dāng)量直徑,m； p1濾液通過濾渣層時的壓力降，Pa ； 濾液黏度，Pas； l通道的平均長度,m； u瞬時過濾速度，m/s； 濾渣層的空隙率， =濾渣層空隙體積/濾渣層總 體積； S0顆粒比表面積，S0=顆粒表面積/顆粒體積，1/m； K0比例常數(shù)； L

27、濾餅厚度，m。 根據(jù)上述公式，可出導(dǎo)出過濾速度的表達(dá)式其中， ，稱為濾渣的比阻，其值完全取決于濾渣的性質(zhì)。 說明：過濾速度等于濾渣層推動力/濾渣層阻力，其中濾渣層阻力由兩方面因素決定，一是濾渣層的性質(zhì)及其厚度，二是濾液的黏度。231111220003221edpppVuuAdK Lr LK SL推動力阻力32200121rK S 濾液通過過濾介質(zhì)時的阻力濾液通過過濾介質(zhì)時的阻力 對介質(zhì)的阻力作如下近似處理：認(rèn)為它的阻力相當(dāng)于厚度為Le的一層濾渣層的阻力，于是介質(zhì)阻力可以表達(dá)為：rLe。 濾渣層與介質(zhì)層為兩個串聯(lián)的阻力層，通過兩者的過濾速度應(yīng)該相等，即 (3-15)其中,R=rL，Re=rLe。

28、 12eeppdVppAdrLrLerLrLRR 過濾速度的微分表達(dá)形式過濾速度的微分表達(dá)形式 濾渣層的體積為AL，它應(yīng)該與獲得的濾液量成正比，設(shè)比例系數(shù)為c，于是AL=cV。由c=AL/V，可知的物理意義是獲得單位體積的濾液量能得到的濾渣的體積。 由前面的討論可知： 。其中Ve為濾出體積為ALe或厚度為Le的濾渣層所獲得的濾液體積。但這部分濾液并不存在，而只是一個虛擬量，其值取決于過濾介質(zhì)和濾渣的性質(zhì)。于是 （3-16）/eeeRrLrcVARrLrcVA，2edVApdrc VV 又設(shè)，獲得的濾渣層的質(zhì)量與獲得的濾液體積成正比，即W=cV。其中c為獲得單位體積的濾液能得到的濾渣質(zhì)量。由 可

29、知，R與單位面積上的濾渣體積成正比，我們也有理由認(rèn)為它與單位面積上的濾渣質(zhì)量成正比，只是比例系數(shù)需要改變，即RrLr濾餅體積濾餅面積/ / /eeRrr WAr c VARr WAr c VA濾餅質(zhì)量；濾餅面積于是我們可以得到與式（3-16）形式相同的微分方程 ( 3 - 1 7 )由獲得這一方程的過程可知：式（3-16）和式（3-17）均為過濾速度的微分表達(dá)式。2 edVApdr c VV rcr c (7)恒壓過濾方程式 前已述及，過濾操作可以在恒壓變速或恒速變壓的條件下進(jìn)行，但實(shí)際生產(chǎn)中還是恒壓過濾占主要地位。下面的討論都限于恒壓過濾。 對式（3-16）或（3-17）分離變量，積分（以下

30、以式3-16為例），式中的取決于流體的性質(zhì)，濾渣比阻r取決于濾渣的性質(zhì)，c取決于濾漿的濃度和顆粒的性質(zhì)，積分時可將這三個與時間無關(guān)的量提到積分號外，而Ve可以作為常數(shù)放在微分號內(nèi)，即積分，可得 （3-18）式中 V濾液體積，m3 ； Ve過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，m3 ； A過濾面積，m2； 過濾時間，s； K過濾常數(shù)， ，m2/s 。20() ()eeV VeeVpAVV d VVdrc222eVVVKA22 ppKrcr c式（3-18）還可以寫成如下形式： （3-19）式中 q單位過濾面積得到的濾液體積，q=V/A，同理， qe=Ve/A ,m3/ m2。式（3-18）、式（3-19）為恒

31、壓過濾方程式的兩種表達(dá)形式。 22eqqqK說明：恒壓過濾方程式給出了過濾時間與獲得的濾液量之間的關(guān)系。這一關(guān)系為拋物線，如圖3-6所示。值得注意的是，圖中標(biāo)出了兩個坐標(biāo)系，積分時橫坐標(biāo)采用了0，縱坐標(biāo)采用了VeV+Ve，但實(shí)際得到的濾液量仍是V。圖中的e為得到Ve這一虛擬濾液量所需要的時間，因而也是一個虛擬時間。圖3-6 恒壓過濾時過濾時間與獲得的濾液量之間的關(guān)系 +eV+VeV+eeVe0VV+Ve 由比阻r的定義可以看出，其值與濾渣的空隙率及比例系數(shù)K0有關(guān)。如果濾渣不可壓縮，則這兩個量與壓力無關(guān)，比阻亦與壓力無關(guān)，于是過濾常數(shù)K便與壓力無關(guān)。如果濾渣可壓縮，則 與壓力有關(guān)，則在某一壓力

32、下測定的r、K、qe不能用于其它壓力下的過濾計算。 0,eKrK q 平均比阻與壓力之間有如下經(jīng)驗關(guān)系： ，其中s稱為壓縮性指數(shù)，其值取決于濾渣的壓縮性，若不可壓縮，則s=0， 或 為不隨壓力而變的常數(shù)。將這關(guān)系代入過濾常數(shù)的定義式可得： 另外，介質(zhì)的阻力 ，所以 。00ssrr prrp或0 r0r110022 ssppKcrc r00sseeeecVRrLr pr p cqA 常數(shù)seqp (8)過濾常數(shù)的實(shí)驗測定 過濾計算必須在過濾常數(shù)具備的條件下才能進(jìn)行。過濾常數(shù)K、qe（或Ve）的影響因素很多，包括：操作壓力、濾渣及顆粒的性質(zhì)、濾漿的濃度、濾液的性質(zhì)、過濾介質(zhì)的性質(zhì)等，因此從理論上直

33、接計算過濾常數(shù)比較困難，應(yīng)該用實(shí)驗的方法測定。 方法一方法一：將式319進(jìn)行微分可得： ，整理得將該式等號左邊的微分用增量代替： （3-20）2eqqdqKd22eqdqdqKK22eqqqKK 式（3-20）為一直線方程，它表明：對于恒壓下過濾待測定的懸浮液，在實(shí)驗中測出連續(xù)時間及以單位面積計的濾液累積量q，并算出一系列與q的對應(yīng)值，在直角坐標(biāo)系中以/q為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)繪，可得一條直線。這條直線的斜率為2/K，截距為2qe/K 方法二方法二：將式3-19兩邊同除以可得： (3-21)實(shí)驗測定變量與方法一相同，即測出連續(xù)時間及以單位面積計的濾液累積量q，以/q為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)

34、，在直角坐標(biāo)系中可得一條直線，該直線的斜率為1/K ，截距為2qe/K 。21eqqqKK 討論討論：a. 前已述及，過濾常數(shù)與諸多因素有關(guān)，只有當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)條件與實(shí)驗條件完全相同時，實(shí)驗測定的過濾常數(shù)才可用于生產(chǎn)設(shè)備的計算。這里最需要注意的就是操作壓力，實(shí)際生產(chǎn)時的過濾壓力可能有一些變化，實(shí)驗應(yīng)該在不同的壓力測定過濾常數(shù)。 b在一定的壓力下測定過濾常數(shù)K，并直接測出濾液的黏度和懸浮液的c或c后，還可根據(jù)K的定義式反算出該壓力下的比阻。多次進(jìn)行這樣的過程，可以得到一系列（r,p）數(shù)據(jù)，在雙對數(shù)坐標(biāo)系中作圖，由 關(guān)系可知，應(yīng)該得到一條直線，該直線的斜率為壓縮性指數(shù)s，截距為單位壓力下的比阻r0。壓

35、縮性指數(shù)和比阻才是過濾理論研究的對象。0srr p 2.2.過濾過程的計算過濾過程的計算 (1)間歇過濾機(jī)的計算 操作周期與生產(chǎn)能力操作周期與生產(chǎn)能力。間歇過濾機(jī)的特點(diǎn)是在整個過濾機(jī)上依次進(jìn)行一個過濾循環(huán)中的過濾、洗滌、卸渣、清理、裝合等操作。在每一操作循環(huán)中，全部過濾面積只有部分時間在進(jìn)行過濾，但是過濾之外的其它各步操作所占用的時間也必須計入生產(chǎn)時間內(nèi)。一個操作周期內(nèi)的總時間為 (3-22)式中 c1個操作周期內(nèi)的總時間,s； F1個操作周期內(nèi)的過濾時間,s； W1個操作周期內(nèi)的洗滌時間,s； R1個操作周期內(nèi)的卸渣、清理、裝合所用的時間，s。CFWR 間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力計算和設(shè)備尺寸計算

36、都應(yīng)根據(jù)c而不是F來定。間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力定義為一個操作周期中單位時間內(nèi)獲得的濾液體積或濾渣體積來表示： (3-23) (3-24)FFCFWRVVQFFCFWRcVcVQ 洗滌速率和洗滌時間洗滌速率和洗滌時間。洗滌的目的是回收滯留在顆粒縫隙間的濾液，或凈化構(gòu)成濾渣的顆粒。當(dāng)濾渣需要洗滌時，洗滌液的用量應(yīng)該由具體情況來定，一般認(rèn)為洗滌液用量與前面獲得的濾液量成正比。即 。 洗滌速率定義為單位時間的洗滌液用量。在洗滌過程中，濾渣厚度不再增加，故洗滌速率恒定不變。將單位時間內(nèi)獲得的濾液量稱為過濾速率。我們研究洗滌速度時作如下假定：洗滌液黏度與濾液相同；洗滌壓力與過濾壓力相同。WFVJV a葉濾機(jī)

37、的洗滌速率和洗滌時間。此類設(shè)備采用置換洗滌法，洗滌液流經(jīng)濾渣的通道與過濾終了時濾液的通道完全相同，洗滌液通過的濾渣面積也與過濾面積相同，所以終了過濾速率與洗滌速率相等。由式（3-16）可得 （3-25）用洗滌液總用量除以洗滌速率，就可得到洗滌時間： （3-26）22()2()WeedVdVA pA Kddrc VVVV終了終了終了22()2()/wewewwwWrc VV VVV VdVVdA pA K終了終了 b.板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時間。板框壓濾機(jī)過濾終了時，濾液通過濾渣層的厚度為框厚的一半，過濾面積則為全部濾框面積之和的兩倍。但由于其采用橫穿洗滌，洗滌液必須穿過兩倍于過濾終了時濾液

38、的路徑，所以 ；而洗滌面積為過濾面積的1/2，即 ，由c的定義可知cw=c2wLL/2WAA將洗滌過程看成是濾渣不再增厚度的過濾過程，則單位時間內(nèi)通過濾渣層的洗滌液量 （3-27）上式說明，采用橫穿洗滌的板框式壓濾機(jī)其洗滌速率為最終過濾速率的1/4。洗滌時間 (3-28)222(/2)1()()4 2()wWweeeApA KdVApdrc VVrc VVVV終了終了終了28()/ewwwWVV VdVVdA K終了 最佳操作周期最佳操作周期 在一個操作循環(huán)中，過濾裝置卸渣、清理、裝合這些工序所占的輔助時間往往是固定的?？勺兊木褪沁^濾時間和洗滌時間。若采用較短的過濾時間，由于濾渣較薄而具有較大

39、的過濾速度，但非過濾操作時間在整個周期中所占的比例較大，使生產(chǎn)能力較低；相反，若采用較長的過濾時間，非過濾時間在整個操作周期中所占比例較小，但因形成的濾渣較厚，過濾后期速度很慢，使過濾的平均速度減小，生產(chǎn)能力也不會太高。綜上所述，在一操作周期中過濾時間應(yīng)該有一個使生產(chǎn)能力達(dá)到最大的最佳值?？梢宰C明，當(dāng)過濾與洗滌時間之和等于輔助時間時，達(dá)到一定生產(chǎn)能力所需要的總時間最短，即生產(chǎn)能力最大。板框過濾機(jī)的框厚度應(yīng)據(jù)此最佳過濾時間內(nèi)生成的濾渣厚度來決定。 (2)連續(xù)過濾機(jī)的計算 操作周期與過濾時間：操作周期與過濾時間： 轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的特點(diǎn)是過濾、洗滌、卸渣等操作是在過濾機(jī)分區(qū)域同時進(jìn)行的。任何時間內(nèi)都在進(jìn)

40、行過濾，但過濾面積中只有屬于過濾區(qū)的那部分才有濾液通過。連續(xù)過濾機(jī)的操作周期就是轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所經(jīng)歷的時間。設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為每秒鐘n次，則每個操作周期的時間： (3-29)1/Cn 轉(zhuǎn)筒表面浸入濾漿中分?jǐn)?shù)為： 。于是一個操作周期中的全部過濾面積所經(jīng)歷的過濾時間為該分?jǐn)?shù)乘以操作周期長度： (3-30) 如此，將一個操作周期中所有時間但部分面積在過濾轉(zhuǎn)換為所有面積但部分時間在過濾。這樣，轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的計算方法便與間歇過濾機(jī)取得一致。 /360 浸入角度/FCn 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)是在恒壓下操作的。設(shè)轉(zhuǎn)筒面積為A，一個操作周期中（即旋轉(zhuǎn)一周）單位過濾面積的所得濾液量為q，則轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為

41、：而可由恒壓過濾方程求得：3600/3600hcVqAnqA22/eFqqqKKn解上式可得：于是 （3-31）當(dāng)濾布的阻力可以忽略時,Ve=0 ，式（3-31）可以變?yōu)椋?（3-32）式（3-31）和（3-32）可用于轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計算。2eeqqKqn2236003600heeQnqAnVKAVn3600hQA K n 說明：旋轉(zhuǎn)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力首先取決于轉(zhuǎn)筒的面積；對于特定的過濾機(jī)，提高轉(zhuǎn)速和浸入角度均可提高其生產(chǎn)能力。但浸入角度過大會引起其它操作的面積減小，甚至難以操作；若轉(zhuǎn)速過大，則每一周期中的過濾時間很短，使濾渣太薄，難于卸渣，且功率消耗也很大。合適的轉(zhuǎn)速需要通過實(shí)驗來確定。

42、 例題3-1 在試驗裝置中過濾鈦白（TiO2）的水懸浮液，過濾 壓 力 為3 k g f /cm2（表壓），求得過濾常數(shù)如下： 。又測出濾渣體積與濾液體積之比 ?，F(xiàn)要用工業(yè)壓濾機(jī)過濾同樣的料液，過濾壓力及所用濾布亦與實(shí)驗時相同。壓濾機(jī)型號為BMY33/810-45。機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)TH39-62規(guī)定：B代表板框式，M代表明流，Y代表采用液壓壓緊裝置。這一型號設(shè)備濾框空處長與寬均為810mm，厚度為45mm，共有26個框，過濾面積為33，框內(nèi)總?cè)萘繛?.760m3。試計算： （1）過濾進(jìn)行到框內(nèi)全部充滿濾渣所需要過濾時間； （2）過濾后用相當(dāng)于濾液量1/10的清水進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時間； （3）

43、洗滌后卸渣、清理、裝合等共需要40分鐘，求該壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力（以每小時平均可得多少TiO2濾渣計）。52325 10 m /s,0.01m /meKq 330.08m /mc 解（1）一個操作周期可得濾液體積虛擬濾液體積：由過濾方程式： 可求得過濾時間為30.769.5m0.08FVcc濾餅體積框內(nèi)總?cè)萘?0.01 330.33meeVq A222FFeFVV VKA2225229.52 9.5 0.331772.65 1033FFeFVV VsKA （2）最終過濾速率由過濾方程式微分求得：洗滌速率為最終過濾速率的1/4，洗滌水量為：洗滌時間 22533335 102.77 10/2()2 9

44、.50.33FedVA KmsdVV 終了50.10.95WFVVm344 0.951372/2.77 10WWVsdV d終了（3）操作周期為 生產(chǎn)能力 ；1772.640 60 13725544.6CFWRs33600/6.2/FCQVm濾液 小時36.2 0.080.496/QQ cm 濾餅 小時3.3.2 3.3.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 1 1重力過濾設(shè)備重力過濾設(shè)備 （1）工作原理 濾液直接通過靜止的床層，液體在重力的作用下通過濾渣，而懸浮液中的固體顆粒被截留在濾渣上，從而實(shí)現(xiàn)固液的分離。 （2）主要優(yōu)缺點(diǎn) 無需外力完全依靠液體的自身重力，從而節(jié)約能源和設(shè)備。但是過濾速度慢，過濾時間長

45、，無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)。 2 2真空過濾機(jī)真空過濾機(jī) 常見的真空過濾機(jī)是轉(zhuǎn)筒式真空過濾機(jī) （1）結(jié)構(gòu)與工作原理 設(shè)備的主體是一個轉(zhuǎn)動的水平圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)作為支承，網(wǎng)的外圍覆蓋濾布，筒的下部浸入濾漿中。圓筒沿徑向被分割成若干扇形格，每格都有管與位于筒中心的分配頭相連。憑借分配頭的作用，這些孔道依次分別與真空管和壓縮空氣管相連通，從而使相應(yīng)的轉(zhuǎn)筒表面部位分別處于被抽吸或吹送的狀態(tài)。這樣，在圓筒旋轉(zhuǎn)一周的過程中，每個扇形表面可依次順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣等操作。 分配頭由緊密貼合的轉(zhuǎn)動盤與固定盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)動盤上的每一孔通過前述的連通管各與轉(zhuǎn)筒表面的一段相通。固定盤上有三個凹槽，分別

46、與真空系統(tǒng)和吹氣管相連。 當(dāng)轉(zhuǎn)動盤上的某幾個小孔與固定盤上的凹槽2相對時，這幾個小孔對應(yīng)的連通管及相應(yīng)的轉(zhuǎn)筒表面與濾液真空管相連，濾液便可經(jīng)連通管和轉(zhuǎn)動盤上的小孔被吸入真空系統(tǒng)；同時濾渣沉積于濾布的外表面上，此為過濾。 轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)到使這幾個小孔與凹槽3相對時，這幾個小孔對應(yīng)的連通管及相應(yīng)的轉(zhuǎn)筒表面與洗水真空管相連，轉(zhuǎn)筒上方噴灑的洗水被從外表面吸入連通管中，經(jīng)轉(zhuǎn)動盤上的小孔被送入真空系統(tǒng)，此為洗滌、吸干。 當(dāng)這些小孔與凹槽4相對時，這幾個小孔對應(yīng)的連通管及相應(yīng)的轉(zhuǎn)筒表面與壓縮空氣吹氣相連，壓縮空氣經(jīng)連通管從內(nèi)向外吹向濾渣，此為吹松。 隨著轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動，這些小孔對應(yīng)表面上的濾渣又與刮刀相遇，被刮下，此

47、為卸渣。 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這些小孔對應(yīng)的表面又重新浸入濾漿中，這些小孔又與固定盤上的凹槽2相對，又重新開始一個操作循環(huán)。 每當(dāng)小孔與固定盤兩凹槽之間的空白位置（與外界不相通的部分）相遇時，則轉(zhuǎn)筒表面與之相對應(yīng)的段停止工作，以便從一個操作區(qū)轉(zhuǎn)向另一操作區(qū)，不致使兩區(qū)相互串通。 （2）主要優(yōu)缺點(diǎn) 轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是自動化操作，對處理量大而容易過濾的料漿特別適宜。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)筒體積龐大而過濾面積相形之下顯??；用真空吸液，過濾推動力不大，懸浮液溫度不能高。 2 2加壓過濾器加壓過濾器 常見的加壓過濾器是板框式過濾器。 （1）結(jié)構(gòu)與工作原理 由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列于機(jī)架而構(gòu)成。板和框一般制成方

48、形，其角端均開有圓孔，這樣板、框裝合，壓緊后即構(gòu)成供濾漿、濾液或洗滌液流動的通道。框的兩側(cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿和濾渣的空間。圖3-7 板 框 板和框的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。懸浮液從框右上角的通道1（位于框內(nèi)）進(jìn)入濾框，固體顆粒被截留在框內(nèi)形成濾渣，濾液穿過濾渣和濾布到達(dá)兩側(cè)的板，經(jīng)板面從板的左下角旋塞排出。待框內(nèi)充滿濾渣，即停止過濾。如果濾渣需要洗滌，先關(guān)閉洗滌板下方的旋塞，洗液從洗板左上角的通道2（位于框內(nèi)）進(jìn)入，依次穿過濾布、濾渣、濾布，到達(dá)非洗滌板，從其下角的旋塞排出。圖3-8 壓濾機(jī)流程 如果將非洗滌板編號為1、框為2、洗滌板為3，則板框的組合方式服從1-2-3-2-1-2

49、-3之規(guī)律。組裝之后的過濾和洗滌原理如圖3-8所示。 濾液的排出方式有明流和暗流之分，若濾液經(jīng)由每塊板底部旋塞直接排出，則稱為明流（顯然，以上討論以明流為例）；若濾液不宜暴露于空氣中，則需要將各板流出的濾液匯集于總管后送走，稱為暗流。說明： 板框壓濾機(jī)的操作是間歇的，每個操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個階段組成。 上面介紹的洗滌方法稱為橫穿洗滌法，其洗滌面積為過濾面積的1/2，洗滌液穿過的濾渣厚度為過濾終了時濾液穿過厚度的2倍。若采用置換洗滌法，則洗滌液的行程和洗滌面積與濾液完全相同。 （2）主要優(yōu)缺點(diǎn) 板框壓濾機(jī)構(gòu)造簡單，過濾面積大而占地小，過濾壓力高，便于用耐腐蝕材料制造，操作靈

50、活，過濾面積可根據(jù)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)節(jié)。主要缺點(diǎn)是間歇操作，勞動強(qiáng)度大，產(chǎn)生效率低。3.4 3.4 離心分離離心分離 3.4.1 3.4.1 離心分離原理離心分離原理 重力沉降是依靠非均相物系中顆粒自身的重力實(shí)現(xiàn)顆粒與流體分離的目的，由于顆粒的沉降速度較慢，因此重力沉降的分離效率很低，如果用離心力場的離心力代替重力場中的重力，則可使分離效率大大提高。離心分離就是利用離心力的作用使非均相物系分離的操作。3.4.2 3.4.2 離心機(jī)的分類及應(yīng)用離心機(jī)的分類及應(yīng)用 離心機(jī)是利用慣性離心力進(jìn)行固液、液液或氣固離心分離的機(jī)械。離心機(jī)的主要部件是安裝在豎直或水平軸上的快速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)鼓壁上無孔且分離的料液是懸浮液時，則密度較大的顆粒沉于鼓壁，而密度較小的流體集中于中央并不斷引出，此稱為離心沉降。若在有孔的鼓內(nèi)壁面覆蓋濾布，則流體甩出而顆粒被截留在鼓內(nèi)，此稱為離心過濾。離心沉降和離心過濾統(tǒng)稱為離心分離。現(xiàn)將常用的離心機(jī)介紹如下： 1 1沉降式離心機(jī)沉降式離心機(jī) 其鼓壁上無孔，它是借離心力作用使料液按密度大小進(jìn)行分層，達(dá)到分離目的。在食品加工中，主要是用于回收動植物蛋白、分離可可、咖