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,?,?,5.2,5.3,過濾與沉降離心機(jī),離心機(jī)的選型,5.1,離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及工作原理,5.1.1,非均一系的分離及離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu),5.1.2,分離因數(shù)和離心力場(chǎng)的特點(diǎn),5.1.3,過濾離心機(jī)的有關(guān)計(jì)算,5.1.1,非均一系的分離及離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu),分離物料分類,均一系,非均一系,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,就是在均一系溶液中設(shè)置第二個(gè)相，使要分離的物質(zhì)轉(zhuǎn),移到該相中來(lái)。其力學(xué)過程是微觀的內(nèi)力作用過程。,非均一系,混合物的分離，一般采用,機(jī)械方法,，其基本原,理就是將混合物置于一定的力場(chǎng)之中，利用混合物的各,個(gè)相

2、在力場(chǎng)中受到不同的力從而到較大的“相重差”使,其分離，其力學(xué)過程是宏觀的“場(chǎng)外力”作用過程。,浮選,重力沉降,機(jī),械,分,離,沉降,離心沉降,真空過濾,過濾,加壓過濾,離心過濾,篩分,深層過濾,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(lái)進(jìn),行分離的操作，根據(jù)力場(chǎng)的不同分為,重,力沉降,和,離心沉降,；,重力沉

3、降,：在重力場(chǎng)中利用固、液相密度差進(jìn)行固、,液分離。它分為澄清和濃縮。在澄清器中可以得到固,量很少的澄清液，在濃縮機(jī)中可以得到含液兩很少的,濃縮物。,離心沉降,：有密度差的固、液或液、液混合物在離心,慣性力的作用下進(jìn)行的沉降分離。它分為旋流器和沉,降離心機(jī)。,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(dòng)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,。,真空過濾、加壓過濾,：懸浮液中的液相在壓強(qiáng)差推動(dòng)下,通過過濾介質(zhì)達(dá)到固液分離。,離心過濾,：懸浮液中的液相在離心慣性力的作用下通過,過濾介質(zhì)達(dá)到固液分離。,深層過濾,：用厚層粒狀介

4、質(zhì)（如沙）的大量孔隙來(lái)捕集,液相中微量固體顆粒。,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(jí)。,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(lái)實(shí),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(diǎn)。,離心分離過程一般分為離心過濾、離心沉降、,和離心分離三種。因此離心機(jī)也就分為過濾式,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(wú)孔，無(wú)過,濾介質(zhì)。,

5、?,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(lái)成為濾渣。,?,適用于含固量較高、固,體顆粒較大的懸浮液的,分離。懸浮液在離心力,場(chǎng)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(qiáng)離心力場(chǎng),（高轉(zhuǎn)速），使液,-,液,兩相分層，中相在外,層，

6、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。,5.1.2,分離因數(shù)和離心力場(chǎng)的特點(diǎn),?,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)。,分離因素越大，分離效果越好。,F,r,?,R,?,/,g,2,?,離心力場(chǎng)的特點(diǎn),1.,物料在離心力場(chǎng)中所受的離心力比重力場(chǎng)大,幾百至幾萬(wàn)倍。,2.,重力加速度為常數(shù)，故重力場(chǎng)強(qiáng)度不變，離,心力場(chǎng)的強(qiáng)度隨半徑,R,變，,R,增加，,Fr,增加。,3.,裝有物

7、料的容器，在繞自身對(duì)稱軸回轉(zhuǎn)時(shí)中,間液面會(huì)凹下去，角速度足夠大時(shí)，液面與,容器壁面平行，物料分布情況與軸線空間位,置無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)鼓位置可任意布置。,離心液壓,?,?,離心機(jī)工作時(shí)，處于轉(zhuǎn)鼓中的液體和固體,去了層，在離心力場(chǎng)的作用下，將給轉(zhuǎn)鼓,內(nèi)壁以相當(dāng)?shù)膲毫?，稱為離心液壓。,離心液壓不僅作用在轉(zhuǎn)鼓壁上，同時(shí)也作,用在頂蓋和鼓底上。計(jì)算轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度時(shí)必,須把離心液壓考慮進(jìn)去。,?,離心機(jī)的分類,按分離因素分類：,1.,常速離心機(jī),(Fr3500),2.,高速離心機(jī),(Fr=35005000),3.,超高速離心機(jī),(Fr5000),按分離原理與結(jié)構(gòu)分類：,?,?,?,過濾式離心機(jī),沉降式離心機(jī),分離機(jī),

8、過濾式離心機(jī),?,三足式離心機(jī),三足式自動(dòng)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(dòng)卸料和進(jìn)動(dòng)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),?,?,?,?,?,?,?,?,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,-,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(jì)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

9、受到壓緊。,（,2,）,濾渣的壓緊,被離心分離的物料實(shí)際上是兩相物系，而且開始時(shí)固體顆粒排列并不,緊湊，彼此間有極少的接觸點(diǎn),。,（,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?yàn)V網(wǎng)方向,從一個(gè)接頭處移向另一個(gè)接頭處。,?,過濾計(jì)算,(1),過濾基本方程,p,2,dV,?,q,?,Adt,?,(,?,m,?,R,m,),m/s (5-73),q,濾液的表觀流速；,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(shí)間；,P2,過濾餅上游表面處壓力。,(2),影響因數(shù)分析

10、,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(duì)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。,?,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(shí)間是制造廠選定的。,2.,加料階段,在選擇加料速度時(shí)，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，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(gè)加速時(shí)間是選

11、定的，但受,電動(dòng)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(duì)固,定的濾餅層來(lái)說(shuō)，洗滌液穿過濾餅,的路線基本上沿著原來(lái)過濾時(shí)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(dòng)系統(tǒng),的類別和使用特性有關(guān)，與制動(dòng)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(shí)可供轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓的,扭矩，所卸濾餅的特性以及卸料用的,刮刀或其他裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。,5.2,過濾與沉降離心機(jī),過濾離心機(jī),?,三足式離心機(jī),a,結(jié)構(gòu),b,工作原理,c

12、,用途,SG,系列三足式離心機(jī)適用于粘度大、親水性強(qiáng)、,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(diǎn),SG,系列離心機(jī)除具有三足式離心機(jī)的傳統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)外，,還具有如下特點(diǎn)：,?,采用手動(dòng)刮刀下部卸料，提高了生產(chǎn)效率。,?,采用刮刀低速卸料，延長(zhǎng)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),三足式離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn),速、分離因數(shù)及轉(zhuǎn)鼓容量等項(xiàng)。目前國(guó)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：,255,2000 mm,主軸

13、轉(zhuǎn)速：,3500,500 r,min,分離因數(shù)：,2100,225,轉(zhuǎn)鼓容量：,3.4,1800L,沉降離心機(jī),?,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,c,特點(diǎn),具有自動(dòng)、連續(xù)操作，無(wú)濾網(wǎng)和濾布，能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn),維修方便；,?,應(yīng)用范圍廣,(,固相脫水，液相澄清，分離固相密度比液相輕的懸浮液，,液,液,固分離，粒度分級(jí)等,),；,?,對(duì)物料的適應(yīng)性較大，結(jié)構(gòu)緊湊，易于密封；,?,單機(jī)生產(chǎn)能力大。,?,d,用途,應(yīng)用范圍廣,(,固相脫水，液相澄清，分離固相密度比液相輕的懸浮液，,液,液,固分離，粒度分級(jí)等,),。能分離含更細(xì)顆

14、粒的懸浮液。它廣泛應(yīng),用于合成纖維樹脂、聚氯乙烯、碳酸鈣、滑石粉、淀粉生產(chǎn)和污水處理等,生產(chǎn)過程。,e,技術(shù)參數(shù),固相粒度,0.005,2 mm,懸浮液容積濃度,1,50,生產(chǎn)能力最大可達(dá),190 m3,h(,懸浮液,),轉(zhuǎn)鼓直徑,160,1600mm,轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)徑比,1,4.2,轉(zhuǎn)鼓半錐角,5o,18o,液池深度與直徑的比,0.05,0.2,轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)差,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的,0.2,3,5.3,離心機(jī)的選型,5.3.1,5.3.2,5.3.3,選型的原則,選型的依據(jù),選型的基本方法,5.3.1,選型原則,?,對(duì)固,-,液分離流程系統(tǒng)有比較全面的分析和,了解。,?,要對(duì)被分離物料的特性有充分的了解,?

15、,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(gè)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：,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(xiàng)的實(shí)際情況，按所給表格根據(jù)一些特殊,要求以及其他條件逐步篩選。,?,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(bǔ)充。,?,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(duì)分離任務(wù)有特,殊要求的情況；有些分離機(jī)械往往對(duì)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,8m,3,/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(xiàng)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