第三章場(chǎng)分離技術(shù)離心分離

1、第三章第三章 場(chǎng)分離技術(shù)場(chǎng)分離技術(shù)第四次課：離心分離第四次課：離心分離國(guó)家環(huán)境保護(hù)化工過(guò)程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家環(huán)境保護(hù)化工過(guò)程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 汪華林汪華林本次課程的作業(yè)題本次課程的作業(yè)題思考題思考題5.1 5.1 什么是分離因數(shù)？提高分離因數(shù)的主要途徑是什么？什么是分離因數(shù)？提高分離因數(shù)的主要途徑是什么？思考題思考題 5.3 在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中, 懸浮流相對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生周向速度時(shí)，對(duì)懸浮懸浮流相對(duì)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生周向速度時(shí)，對(duì)懸浮流的軸向速度和顆粒的沉降速度影響如何流的軸向速度和顆粒的沉降速度影響如何?思考題思考題 5.4 離心機(jī)對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)的基本要求是什么離心機(jī)對(duì)流

2、體流動(dòng)狀態(tài)的基本要求是什么 ？思考題思考題 5.5 在一定的轉(zhuǎn)速條件下，給定的沉降離心機(jī)對(duì)懸浮液中固體顆在一定的轉(zhuǎn)速條件下，給定的沉降離心機(jī)對(duì)懸浮液中固體顆粒為什么有一個(gè)分離極限粒為什么有一個(gè)分離極限 ？思考題思考題 5.2 離心沉降機(jī)和離心過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力與哪些條件有關(guān)？離心沉降機(jī)和離心過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力與哪些條件有關(guān)？本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容離心沉降的定義、原理及應(yīng)用離心沉降的定義、原理及應(yīng)用重力沉降與離心沉降的異同點(diǎn)重力沉降與離心沉降的異同點(diǎn)離心力場(chǎng)的基本特性，當(dāng)量沉降面積計(jì)算離心力場(chǎng)的基本特性，當(dāng)量沉降面積計(jì)算典型沉降離心機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用范圍典型沉降離心機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用范圍重點(diǎn)：

3、重點(diǎn)：臥螺離心機(jī)及碟式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍臥螺離心機(jī)及碟式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍高速離心機(jī)及高速離心機(jī)及19261926年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1926年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，斯維伯格年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，斯維伯格【瑞典瑞典】，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速15000r/min，分離因素，分離因素15000，發(fā)明高速離心機(jī)，并用于高分散膠體上，發(fā)明高速離心機(jī)，并用于高分散膠體上的研究。的研究。 離心機(jī)定義：利用離心力分離非均相混合物離心機(jī)定義：利用離心力分離非均相混合物(液液-液、液液、液-固、液固、液-液液-固、固、液液-氣、液氣、液-氣氣-固固) 的通用機(jī)械。發(fā)明第一臺(tái)高速離心機(jī)者，斯維伯格獲的通用機(jī)械

4、。發(fā)明第一臺(tái)高速離心機(jī)者，斯維伯格獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，斯維爾伯格數(shù)也成為非均相體系的分離難度的主要判據(jù)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，斯維爾伯格數(shù)也成為非均相體系的分離難度的主要判據(jù)。 斯維伯格研究布朗運(yùn)動(dòng)：斯維伯格研究布朗運(yùn)動(dòng)：對(duì)于斯維伯格斯維伯格的獎(jiǎng)，也是持疑義者多。1926年，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)授予他化學(xué)獎(jiǎng)，以肯定他在布朗運(yùn)動(dòng)研究方面的成就。可是，在頒獎(jiǎng)儀式上，斯維伯格斯維伯格演講時(shí)，一句也沒(méi)有提及布朗運(yùn)動(dòng)研究。眾多科學(xué)家認(rèn)為，斯維伯格斯維伯格關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)是一種振動(dòng)的觀點(diǎn)，不可接受。他的科學(xué)貢獻(xiàn)中最大的成果是發(fā)明了超速離心機(jī)。這個(gè)機(jī)械是現(xiàn)代分子生物學(xué)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)分子生物學(xué)產(chǎn)生了重大影響。離心機(jī)發(fā)展離心機(jī)發(fā)展離

5、心機(jī)發(fā)展史離心機(jī)發(fā)展史緩慢發(fā)展期（緩慢發(fā)展期（18301950)170年歷史，三個(gè)發(fā)展階段年歷史，三個(gè)發(fā)展階段快速發(fā)展期（快速發(fā)展期（19501990s)成熟期（成熟期（1990）離心機(jī)發(fā)展離心機(jī)發(fā)展中國(guó)中國(guó)70家家離心機(jī)發(fā)展離心機(jī)發(fā)展50+離心機(jī)結(jié)構(gòu)及原理離心機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 離心過(guò)濾與離心沉降對(duì)比離心過(guò)濾與離心沉降對(duì)比離心機(jī)離心機(jī)沉降機(jī)（分離機(jī)）沉降機(jī)（分離機(jī)）過(guò)濾機(jī)過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓示意圖示意圖柱型柱型錐型錐型錐柱型錐柱型轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓（底、壁、攔液板）回轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓（底、壁、攔液板）液流方向液流方向軸向進(jìn)出軸向進(jìn)出軸向進(jìn)軸向進(jìn) 徑向出徑向出轉(zhuǎn)鼓壁轉(zhuǎn)鼓壁無(wú)孔無(wú)孔 無(wú)濾網(wǎng)無(wú)濾網(wǎng) 固相沉

6、降固相沉降 液相經(jīng)過(guò)液相經(jīng)過(guò) 有孔有孔 有濾網(wǎng)有濾網(wǎng) 固相滯留固相滯留 液相排出液相排出轉(zhuǎn)鼓內(nèi)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸料裝置（沉降機(jī)）卸料裝置（沉降機(jī)）旋轉(zhuǎn)碟片組（分離機(jī)）旋轉(zhuǎn)碟片組（分離機(jī)）卸料裝置卸料裝置（刮刀、螺旋等）（刮刀、螺旋等）離心沉降離心沉降 離心沉降：離心沉降：在在離心力場(chǎng)離心力場(chǎng)中，利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使中，利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離、濃縮和提純的操作過(guò)程之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離、濃縮和提純的操作過(guò)程 重力沉降與離心沉降的主要區(qū)別重力沉降與離心沉降的主要區(qū)別：重力場(chǎng)可以認(rèn)為是：重力場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的均勻的，重力場(chǎng)的，重力場(chǎng)的強(qiáng)度是固定不變的；而

7、離心力場(chǎng)強(qiáng)度是以強(qiáng)度是固定不變的；而離心力場(chǎng)強(qiáng)度是以分離因數(shù)分離因數(shù)表示的，分離因數(shù)可通表示的，分離因數(shù)可通過(guò)改變轉(zhuǎn)鼓半徑和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，過(guò)改變轉(zhuǎn)鼓半徑和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，離心力場(chǎng)是變化的離心力場(chǎng)是變化的離心力場(chǎng)的基本特性離心力場(chǎng)的基本特性離心力離心力離心力：離心力：由于做周圓運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的方向或速度發(fā)生改變而產(chǎn)生的，由于做周圓運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的方向或速度發(fā)生改變而產(chǎn)生的，是是一種慣性力一種慣性力。它與向心力大小相等，方向相反。離心力的作用方向。它與向心力大小相等，方向相反。離心力的作用方向是沿旋轉(zhuǎn)半徑從圓心指向圓外，其大小可表示為：是沿旋轉(zhuǎn)半徑從圓心指向圓外，其大小可表示為： 式中：式中： m 顆粒

8、質(zhì)量顆粒質(zhì)量 r 顆粒質(zhì)心在離心場(chǎng)中所處的回轉(zhuǎn)半徑顆粒質(zhì)心在離心場(chǎng)中所處的回轉(zhuǎn)半徑 離心場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)角速度離心場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)角速度 n 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速（3-125） 離心力離心力 Fr 隨著顆粒質(zhì)量隨著顆粒質(zhì)量m、顆粒所處回轉(zhuǎn)半徑、顆粒所處回轉(zhuǎn)半徑r、旋轉(zhuǎn)角速度、旋轉(zhuǎn)角速度的的增大而增大；離心力與重力場(chǎng)無(wú)關(guān)。分子在離心力場(chǎng)中有無(wú)離心力？增大而增大；離心力與重力場(chǎng)無(wú)關(guān)。分子在離心力場(chǎng)中有無(wú)離心力？離心力場(chǎng)的基本特性離心力場(chǎng)的基本特性分離因數(shù)分離因數(shù) 分離因數(shù)：固體顆粒在離心分離因數(shù)：固體顆粒在離心力場(chǎng)中所受的力場(chǎng)中所受的離心力與重力離心力與重力之比稱為分之比稱為分離因數(shù)離因數(shù)。（3-126） 分離因數(shù)是表示離心

9、機(jī)分離性能的主要指標(biāo)之一，分離因數(shù)是表示離心機(jī)分離性能的主要指標(biāo)之一，f 值越大，物料受的值越大，物料受的離心力愈大，分離效果也越好。離心力愈大，分離效果也越好。f小于小于3000屬低速離心，屬低速離心， 分離因數(shù)分離因數(shù) f 與轉(zhuǎn)鼓半徑與轉(zhuǎn)鼓半徑r成正比且與轉(zhuǎn)速成正比且與轉(zhuǎn)速 n 的的2次方成正比，故提高轉(zhuǎn)速次方成正比，故提高轉(zhuǎn)速時(shí)分離因數(shù)增長(zhǎng)的很快時(shí)分離因數(shù)增長(zhǎng)的很快 高速離心機(jī)的結(jié)構(gòu)都是轉(zhuǎn)速高，直徑小，分離因數(shù)大。重力加速度是否高速離心機(jī)的結(jié)構(gòu)都是轉(zhuǎn)速高，直徑小，分離因數(shù)大。重力加速度是否恒定？離心機(jī)在月球上與地球上有何區(qū)別？在太空中呢？恒定？離心機(jī)在月球上與地球上有何區(qū)別？在太空中呢？

10、離心場(chǎng)中的沉降分離離心場(chǎng)中的沉降分離u離心力離心力 Fg阻力阻力 FD向心力向心力 Fb離心力：離心力：流體向心力流體向心力：離心沉降分離的力平衡分析離心沉降分離的力平衡分析阻力：阻力： 當(dāng)顆粒所受作用力與阻力達(dá)到平衡時(shí)，當(dāng)顆粒所受作用力與阻力達(dá)到平衡時(shí)，u 達(dá)到恒定，即可得到最終達(dá)到恒定，即可得到最終徑向速度徑向速度u：離心、重力場(chǎng)沉降速度比較離心、重力場(chǎng)沉降速度比較離心力場(chǎng)中的沉降分離離心力場(chǎng)中的沉降分離重力場(chǎng)重力場(chǎng)離心力場(chǎng)離心力場(chǎng)層流區(qū)層流區(qū)過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū)區(qū)別區(qū)別顆粒沿重力方向等速沉降顆粒沿重力方向等速沉降顆粒沿徑向加速沉降顆粒沿徑向加速沉降 離心沉降在層流區(qū)離心效率最高，是否

11、只能在層流區(qū)工作？離心沉降過(guò)離心沉降在層流區(qū)離心效率最高，是否只能在層流區(qū)工作？離心沉降過(guò)程包括：加速沉降、干涉沉降、壓縮沉降程包括：加速沉降、干涉沉降、壓縮沉降離心力場(chǎng)中的沉降分離離心力場(chǎng)中的沉降分離離心沉降的分離極限離心沉降的分離極限 離心沉降離心沉降5 m以下顆粒相當(dāng)困難，以下顆粒相當(dāng)困難， 1 m以下的膠體顆粒更難分離。相以下的膠體顆粒更難分離。相當(dāng)困難當(dāng)困難由于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)（與溫度有關(guān)）引起的擴(kuò)散作用，顆粒將長(zhǎng)期由于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)（與溫度有關(guān)）引起的擴(kuò)散作用，顆粒將長(zhǎng)期保持懸浮狀態(tài)而不能被分離，這種現(xiàn)象稱為離心沉降分離的極限，這種保持懸浮狀態(tài)而不能被分離，這種現(xiàn)象稱為離心沉降分離的極限

12、，這種顆粒直徑稱為極限顆粒直徑，即顆粒直徑稱為極限顆粒直徑，即(dp)cr : 式中：式中： T 絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度， K r 顆粒所處的回轉(zhuǎn)半徑顆粒所處的回轉(zhuǎn)半徑 旋轉(zhuǎn)角速度旋轉(zhuǎn)角速度 L , s 液液 、固密度、固密度（3-130）由于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)（與溫度有關(guān)）引起的擴(kuò)散作用，顆粒將長(zhǎng)期保持懸由于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)（與溫度有關(guān)）引起的擴(kuò)散作用，顆粒將長(zhǎng)期保持懸浮狀態(tài)而不能被分離，這種現(xiàn)象稱為離心沉降分離的極限，這種顆粒直浮狀態(tài)而不能被分離，這種現(xiàn)象稱為離心沉降分離的極限，這種顆粒直徑稱為極限顆粒直徑，即徑稱為極限顆粒直徑，即(dp)cr : 離心沉降設(shè)備的離心沉降設(shè)備的理論理論離心機(jī)離心機(jī)生產(chǎn)能

13、力生產(chǎn)能力理論理論沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力：沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力：能將所需分離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，能將所需分離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，而不隨著分離液帶出的最大懸浮液流量；這樣，分離因數(shù)一定的同一而不隨著分離液帶出的最大懸浮液流量；這樣，分離因數(shù)一定的同一離心機(jī)對(duì)不同的物料要求生產(chǎn)能力也將不同離心機(jī)對(duì)不同的物料要求生產(chǎn)能力也將不同當(dāng)量沉降面積，當(dāng)量沉降面積，是另一個(gè)表示離心沉降設(shè)備分離性能的指標(biāo)，是是另一個(gè)表示離心沉降設(shè)備分離性能的指標(biāo)，是1952年年Ambler提出的計(jì)算離心機(jī)生產(chǎn)能力的理論提出的計(jì)算離心機(jī)生產(chǎn)能力的理論對(duì)于對(duì)于柱形（管式高速離心機(jī)）轉(zhuǎn)鼓柱形（管式高速離心機(jī)）轉(zhuǎn)鼓： （

14、3-138）式中式中 Q離心沉降設(shè)備的生產(chǎn)能力離心沉降設(shè)備的生產(chǎn)能力 u0沉降速度沉降速度 D轉(zhuǎn)鼓直徑轉(zhuǎn)鼓直徑 L轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度離心沉降設(shè)備的離心沉降設(shè)備的理論理論離心機(jī)生產(chǎn)能力理論離心機(jī)生產(chǎn)能力理論A表示隨半徑變化而變化的沉降面積的修正面積表示隨半徑變化而變化的沉降面積的修正面積式中：式中： 系數(shù)，一般工業(yè)離心機(jī)去系數(shù)，一般工業(yè)離心機(jī)去0.1-0.3對(duì)于錐形轉(zhuǎn)鼓，對(duì)于錐形轉(zhuǎn)鼓，值：值：對(duì)于柱形轉(zhuǎn)鼓，對(duì)于柱形轉(zhuǎn)鼓，值：值：對(duì)于柱錐形轉(zhuǎn)鼓，對(duì)于柱錐形轉(zhuǎn)鼓，值：值：不同形式轉(zhuǎn)鼓幾何尺寸不同形式轉(zhuǎn)鼓幾何尺寸（3-141）（3-140）（3-139）分離效率分離效率 ET物料平衡：懸浮液中的固相質(zhì)量

15、物料平衡：懸浮液中的固相質(zhì)量 M 等于沉渣中固相質(zhì)量等于沉渣中固相質(zhì)量 Mc 和分離液中固和分離液中固相質(zhì)量相質(zhì)量 Mf 之和，即：之和，即：分離總效率定義為：分離總效率定義為：如果已知懸浮液中固相質(zhì)量的百分濃度為如果已知懸浮液中固相質(zhì)量的百分濃度為 Co%，分離液中固相質(zhì)量的百，分離液中固相質(zhì)量的百分濃度為分濃度為Cf%，沉渣含濕量（質(zhì)量，濕基）為，沉渣含濕量（質(zhì)量，濕基）為Wo%則：則：當(dāng)沉渣含濕量和分離液中含固量都較小時(shí)，可按下式計(jì)算：當(dāng)沉渣含濕量和分離液中含固量都較小時(shí)，可按下式計(jì)算：離心機(jī)的分類離心機(jī)的分類u 按按分離因數(shù)分離因數(shù)大小分為：大小分為： 低速離心機(jī)低速離心機(jī) （ f 3

16、000） 主要用于分離顆粒較大的懸浮液或物料主要用于分離顆粒較大的懸浮液或物料的脫水的脫水 高速離心機(jī)高速離心機(jī) （ 3000 f 5000）主要用于分離超微細(xì)、高分子膠體懸浮液）主要用于分離超微細(xì)、高分子膠體懸浮液u 按按操作原理操作原理分為：過(guò)濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)分為：過(guò)濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)u 按按操作方式操作方式分為：間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)分為：間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)u 按按卸料方式卸料方式分為分為:人工卸料和自動(dòng)卸料，自動(dòng)卸料有包括刮刀卸料、活人工卸料和自動(dòng)卸料，自動(dòng)卸料有包括刮刀卸料、活塞推料、離心卸料、螺旋卸料、噴嘴卸料等塞推料、離心卸料、螺旋卸料、噴嘴卸料等u 按

17、按轉(zhuǎn)鼓形狀轉(zhuǎn)鼓形狀分為：圓柱形、圓錐形、柱分為：圓柱形、圓錐形、柱-錐形轉(zhuǎn)鼓三類錐形轉(zhuǎn)鼓三類離心機(jī)的分類離心機(jī)的分類典型沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)典型沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)典型沉降離心機(jī)典型沉降離心機(jī)管式離心機(jī)管式離心機(jī)u 結(jié)構(gòu)：細(xì)長(zhǎng)無(wú)孔轉(zhuǎn)鼓（直徑結(jié)構(gòu)：細(xì)長(zhǎng)無(wú)孔轉(zhuǎn)鼓（直徑70160mm,長(zhǎng)徑長(zhǎng)徑比比4-8），懸掛于離心機(jī)上端的橡膠撓性驅(qū)動(dòng)），懸掛于離心機(jī)上端的橡膠撓性驅(qū)動(dòng)軸上，下部與空心軸連接軸上，下部與空心軸連接u 用途：管式離心機(jī)可用于液用途：管式離心機(jī)可用于液液分離和液液分離和液固分離固分離u 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、平均允許停留時(shí)間要比同體積的、平均允許停留時(shí)間要比同體積的轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī)的長(zhǎng)；轉(zhuǎn)鼓式離心

18、機(jī)的長(zhǎng)；2、分離能力大；、分離能力大；3、結(jié)、結(jié)構(gòu)緊湊和密封性好構(gòu)緊湊和密封性好u 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、容量小；、容量小；2、分離能力較碟片式的、分離能力較碟片式的低；低；3、固、固也分離只能是間歇操作也分離只能是間歇操作u 使用范圍：為避免過(guò)分頻繁清洗，管式離心使用范圍：為避免過(guò)分頻繁清洗，管式離心機(jī)通常用于處理含固量小于機(jī)通常用于處理含固量小于1%的懸浮液的懸浮液螺旋卸料式離心機(jī)螺旋卸料式離心機(jī)立式螺旋卸料離心機(jī)立式螺旋卸料離心機(jī)螺旋卸料式離心機(jī)根據(jù)主軸方位分為螺旋卸料式離心機(jī)根據(jù)主軸方位分為臥式臥式和和立式立式兩類，其中兩類，其中臥式螺旋卸料臥式螺旋卸料離心機(jī)離心機(jī)應(yīng)用最為廣泛應(yīng)用最為廣泛u

19、 結(jié)構(gòu)：整個(gè)機(jī)體為立式，上部驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)：整個(gè)機(jī)體為立式，上部驅(qū)動(dòng)，下面進(jìn)料、排渣，上面排液下面進(jìn)料、排渣，上面排液u 特點(diǎn)：澄清區(qū)和干燥區(qū)長(zhǎng)度可通過(guò)特點(diǎn)：澄清區(qū)和干燥區(qū)長(zhǎng)度可通過(guò)環(huán)形溢流堰調(diào)節(jié)，濾餅可洗滌環(huán)形溢流堰調(diào)節(jié)，濾餅可洗滌u 使用范圍：適用于固相顆粒粒度大使用范圍：適用于固相顆粒粒度大于于5m以上的懸浮液的脫水和固相含以上的懸浮液的脫水和固相含量少的懸浮液的澄清，特別是固體量少的懸浮液的澄清，特別是固體顆粒濃度及粒度變化范圍較大，相顆粒濃度及粒度變化范圍較大，相對(duì)密度較大的懸浮液的分離對(duì)密度較大的懸浮液的分離臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖臥式螺旋卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)

20、簡(jiǎn)圖臥式螺旋卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī) 應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用范圍廣， 對(duì)物料適應(yīng)性較大對(duì)物料適應(yīng)性較大 能自動(dòng)、連續(xù)，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，維修方便，能夠進(jìn)行封閉操作能自動(dòng)、連續(xù)，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，維修方便，能夠進(jìn)行封閉操作 單機(jī)生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，操作費(fèi)用低單機(jī)生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，操作費(fèi)用低 固相沉渣的含濕量一般比過(guò)濾離心機(jī)高，大致接近于真空過(guò)濾機(jī)固相沉渣的含濕量一般比過(guò)濾離心機(jī)高，大致接近于真空過(guò)濾機(jī) 固相沉渣洗滌效果不好固相沉渣洗滌效果不好u 最大的優(yōu)點(diǎn)：最大的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、自動(dòng)連續(xù)操作、處理量大，應(yīng)用結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、自動(dòng)連續(xù)操作、處理量大，應(yīng)用

21、 范圍廣范圍廣主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)參數(shù)體現(xiàn)了這種離心機(jī)的特點(diǎn)和轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)參數(shù)體現(xiàn)了這種離心機(jī)的特點(diǎn)和使用效果使用效果 螺旋輸送器螺旋輸送器臥螺離心機(jī)重要的部件之一，最常用的是連續(xù)式臥螺離心機(jī)重要的部件之一，最常用的是連續(xù)式整體螺旋葉片整體螺旋葉片 差速器差速器臥螺離心機(jī)最重要最復(fù)雜的部件，其性能的高低決定臥螺離心機(jī)最重要最復(fù)雜的部件，其性能的高低決定了整臺(tái)及其能否正常運(yùn)行了整臺(tái)及其能否正常運(yùn)行 臥螺離心機(jī)過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)臥螺離心機(jī)過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)防治進(jìn)料量或進(jìn)料濃度突然增大，防治進(jìn)料量或進(jìn)料濃度突然增大，導(dǎo)致差速器損壞的保護(hù)結(jié)

22、構(gòu)導(dǎo)致差速器損壞的保護(hù)結(jié)構(gòu) 主軸承及潤(rùn)滑、密封系統(tǒng)主軸承及潤(rùn)滑、密封系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)部件主要結(jié)構(gòu)部件臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī) 按結(jié)構(gòu)形式分類：按結(jié)構(gòu)形式分類：l 逆流型離心機(jī)逆流型離心機(jī)l 并流型離心機(jī)并流型離心機(jī)l 液液固三相分離用離心機(jī)液液固三相分離用離心機(jī)l 復(fù)合型臥螺離心機(jī)復(fù)合型臥螺離心機(jī) 按用途分類：按用途分類：l 脫水用臥螺離心機(jī)脫水用臥螺離心機(jī)l 澄清用離心機(jī)澄清用離心機(jī)l 三相分離用離心機(jī)三相分離用離心機(jī)l 粒度分級(jí)用離心機(jī)粒度分級(jí)用離心機(jī)分類分類臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑越大，其處理量也越大，但轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑增大時(shí)，離心機(jī)的

23、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑越大，其處理量也越大，但轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑增大時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速必然降低，分離因數(shù)也降低必然降低，分離因數(shù)也降低目前使用較多的是轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為目前使用較多的是轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為200- 600mm的臥螺離心機(jī)，通常固相濃的臥螺離心機(jī)，通常固相濃度高、粒子粗的物料常選用度高、粒子粗的物料常選用L/D3的臥螺離心機(jī)的臥螺離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑與有效工作長(zhǎng)度轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑與有效工作長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)鼓半錐角轉(zhuǎn)鼓半錐角轉(zhuǎn)鼓半錐角是指轉(zhuǎn)鼓椎體部分母線與軸線之間的夾角。錐角大有利于轉(zhuǎn)鼓半錐角是指轉(zhuǎn)鼓椎體部分母線與軸線之間的夾角。錐角大有利于固相脫水，但螺旋的推料功率會(huì)增大固相脫水，但螺旋的推料功率會(huì)增大對(duì)易分離物料時(shí)，轉(zhuǎn)鼓半錐角一般選對(duì)易

24、分離物料時(shí)，轉(zhuǎn)鼓半錐角一般選10 11,而分離難分離的物料而分離難分離的物料時(shí)，半錐角一般選時(shí)，半錐角一般選6 8,可使沉渣的輸送效果提高可使沉渣的輸送效果提高臥式螺旋卸料式離心機(jī)臥式螺旋卸料式離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的平方成正比，轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)越大，離心分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的平方成正比，轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)越大，離心機(jī)的分離效果也越好，但一般大直徑的臥螺離心機(jī)分離因數(shù)都較低機(jī)的分離效果也越好，但一般大直徑的臥螺離心機(jī)分離因數(shù)都較低 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與分離因數(shù)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與分離因數(shù)臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)速差是指轉(zhuǎn)鼓的絕對(duì)轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對(duì)轉(zhuǎn)速之臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)速差是指轉(zhuǎn)鼓的絕對(duì)轉(zhuǎn)速與螺旋

25、輸送器的絕對(duì)轉(zhuǎn)速之差。轉(zhuǎn)速差大，螺旋的輸渣量大，但轉(zhuǎn)速差過(guò)大會(huì)使機(jī)內(nèi)流體的的擾差。轉(zhuǎn)速差大，螺旋的輸渣量大，但轉(zhuǎn)速差過(guò)大會(huì)使機(jī)內(nèi)流體的的擾動(dòng)加劇，增大沉渣的含濕量。動(dòng)加劇，增大沉渣的含濕量。分離易分離物料時(shí)，轉(zhuǎn)速差一般取分離易分離物料時(shí)，轉(zhuǎn)速差一般取5060r/min，分離難分離物料時(shí)轉(zhuǎn)，分離難分離物料時(shí)轉(zhuǎn)速差取速差取520r/min為宜為宜 溢流內(nèi)徑溢流內(nèi)徑 沉降區(qū)長(zhǎng)度和干燥區(qū)長(zhǎng)度沉降區(qū)長(zhǎng)度和干燥區(qū)長(zhǎng)度 螺旋頭數(shù)螺旋頭數(shù) 轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)速差碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)概述概述u 碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)分離因數(shù)一般大于分離因數(shù)一般大于3500，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為鼓轉(zhuǎn)速為400012000 r/min,常用于高度常

26、用于高度分散物系的分離分散物系的分離u 歷史：歷史：1878年年瑞典首創(chuàng)，并首先應(yīng)用于瑞典首創(chuàng)，并首先應(yīng)用于牛奶分離；牛奶分離；1888年年艾爾顯首先發(fā)現(xiàn)通過(guò)艾爾顯首先發(fā)現(xiàn)通過(guò)把轉(zhuǎn)鼓分成若干分離區(qū)可大大提高分離把轉(zhuǎn)鼓分成若干分離區(qū)可大大提高分離效率；效率；1896年年瑞典阿法瑞典阿法-拉伐公司研制出拉伐公司研制出世界上第一臺(tái)噴嘴排渣碟式離心機(jī)世界上第一臺(tái)噴嘴排渣碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)結(jié)構(gòu)圖碟式離心機(jī)結(jié)構(gòu)圖u 原理：原理：碟式離心機(jī)是利用碟式離心機(jī)是利用“面積原理（淺池原理）面積原理（淺池原理）”通過(guò)碟片把轉(zhuǎn)鼓分割通過(guò)碟片把轉(zhuǎn)鼓分割成若干個(gè)分離室來(lái)提高分離效率和處理量的成若干個(gè)分離室來(lái)提高分離效率

27、和處理量的u 對(duì)于碟式離心機(jī)，對(duì)于碟式離心機(jī)，值：值：碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)發(fā)展發(fā)展“進(jìn)化進(jìn)化”史史連續(xù)沉降槽連續(xù)沉降槽裝有水平板的沉降槽裝有水平板的沉降槽裝有傾斜板的沉降槽裝有傾斜板的沉降槽轉(zhuǎn)動(dòng)式的轉(zhuǎn)動(dòng)式的“沉降槽沉降槽”碟片式離心機(jī)碟片式離心機(jī)淺池原理淺池原理離心沉降離心沉降碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)u 碟式離心機(jī)分離因數(shù)高，最大可達(dá)碟式離心機(jī)分離因數(shù)高，最大可達(dá)15000，生產(chǎn)能力大，最大達(dá)，生產(chǎn)能力大，最大達(dá)300m3/hu 可以處理一般離心機(jī)難以有效分離的高分散相的液可以處理一般離心機(jī)難以有效分離的高分散相的液液兩相乳濁液和液兩相乳濁液和固相沉降速度很小的液固相沉降速度很小的液固兩相懸浮液固

28、兩相懸浮液u 應(yīng)用非常廣泛應(yīng)用非常廣泛p 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)p 主要結(jié)構(gòu)部件主要結(jié)構(gòu)部件u 機(jī)殼機(jī)殼u 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)u 轉(zhuǎn)鼓組件轉(zhuǎn)鼓組件碟式離心機(jī)進(jìn)行物料分離的主要部件碟式離心機(jī)進(jìn)行物料分離的主要部件u 自動(dòng)控制自動(dòng)控制碟式離心機(jī)機(jī)殼形式碟式離心機(jī)機(jī)殼形式碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓組件轉(zhuǎn)鼓組件u 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓碟片式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓式一個(gè)高速回轉(zhuǎn)容器。在其自身質(zhì)量和轉(zhuǎn)碟片式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓式一個(gè)高速回轉(zhuǎn)容器。在其自身質(zhì)量和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體產(chǎn)生的離心力及零件間相互約束力的作用下，使轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生很鼓內(nèi)液體產(chǎn)生的離心力及零件間相互約束力的作用下，使轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力，高的內(nèi)應(yīng)力，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度是離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)極限的

29、主要因數(shù)是離心機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)極限的主要因數(shù)u 碟片碟片碟片的形狀、尺寸、間隙及碟片數(shù)和旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)決定了物碟片的形狀、尺寸、間隙及碟片數(shù)和旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)決定了物料在碟片間的流動(dòng)狀態(tài)及分離效果料在碟片間的流動(dòng)狀態(tài)及分離效果u 排液裝置排液裝置u 排渣裝置排渣裝置離心機(jī)碟片離心機(jī)碟片l 碟片的錐角碟片的錐角 (30 45)l 碟片間隙碟片間隙 h ( 一般取一般取1mm)l 碟片束高度碟片束高度 H l 碟片的內(nèi)外徑碟片的內(nèi)外徑 rmax , rmin分類分類碟式離心機(jī)碟式離心機(jī) 按排渣方式分類：按排渣方式分類：l 人工排渣碟式離心機(jī)人工排渣碟式離心機(jī)l 噴嘴排渣碟式離心機(jī)噴嘴排渣碟式離心機(jī)l 活塞

30、排渣碟式離心機(jī)活塞排渣碟式離心機(jī) 單層碟片間的速度矢量圖單層碟片間的速度矢量圖 顆粒在碟片間的運(yùn)動(dòng)情況顆粒在碟片間的運(yùn)動(dòng)情況碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)顆粒在碟片間的運(yùn)動(dòng)情況顆粒在碟片間的運(yùn)動(dòng)情況單個(gè)顆粒在碟片間的跡線圖單個(gè)顆粒在碟片間的跡線圖顆粒被分離的條件：顆粒被分離的條件：顆粒在到達(dá)出口顆粒在到達(dá)出口B處之前，必須到達(dá)處之前，必須到達(dá)BB 壁面（上壁面（上碟片的下邊壁）碟片的下邊壁）翻袋離心機(jī)翻袋離心機(jī)上次課的主要內(nèi)容上次課的主要內(nèi)容塑料塑料- -固體固體- -水三相分離離心機(jī)水三相分離離心機(jī)Flottweg Sorticanter離心機(jī)離心機(jī)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)u 學(xué)習(xí)本節(jié)要理解離心機(jī)沉降的原理及

31、應(yīng)用；掌握典型的沉降離心機(jī)：學(xué)習(xí)本節(jié)要理解離心機(jī)沉降的原理及應(yīng)用；掌握典型的沉降離心機(jī)：碟式離心機(jī)及臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍碟式離心機(jī)及臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍u 掌握重力沉降與離心沉降的異同點(diǎn)掌握重力沉降與離心沉降的異同點(diǎn)u 了解各種沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用范圍了解各種沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用范圍 離心分離技術(shù)離心分離技術(shù)分離機(jī)理：分離機(jī)理：沉降型沉降型(質(zhì)量差別，上層澄清液、下層沉淀物質(zhì)量差別，上層澄清液、下層沉淀物) 重力、離心、浮選、磁力、重介質(zhì)沉降重力、離心、浮選、磁力、重介質(zhì)沉降 過(guò)濾型過(guò)濾型(材料阻滯，內(nèi)層濾渣、外層濾液材料阻滯，內(nèi)層濾渣、外層濾液) 篩分、重力、

32、加壓、真空、離心過(guò)濾篩分、重力、加壓、真空、離心過(guò)濾 壓榨型壓榨型(間歇、連續(xù)間歇、連續(xù))，螺旋、輥式、帶式壓榨，螺旋、輥式、帶式壓榨分離推動(dòng)力分離推動(dòng)力（場(chǎng)外力）（場(chǎng)外力）： 重力重力(重力場(chǎng)，或浮力、磁力重力場(chǎng)，或浮力、磁力)：速度速度、時(shí)間、時(shí)間 加壓或真空加壓或真空(人工壓差力場(chǎng)人工壓差力場(chǎng))：沉降無(wú)效沉降無(wú)效(等強(qiáng)度力場(chǎng)等強(qiáng)度力場(chǎng)) 過(guò)濾速度過(guò)濾速度、效果（濾渣干燥）差、效果（濾渣干燥）差 離心分離離心分離(人工離心力場(chǎng)人工離心力場(chǎng))：沉降、過(guò)濾有效沉降、過(guò)濾有效 速度速度、效果、效果，控制難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜非均相分離機(jī)理及推動(dòng)力非均相分離機(jī)理及推動(dòng)力離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu)離心

33、機(jī)的典型結(jié)構(gòu) 離心機(jī)離心機(jī) 過(guò)濾過(guò)濾（離心）（離心）機(jī)機(jī) 懸浮液懸浮液，固相含量，固相含量( 8 )、顆粒、顆粒( 102 m) （沉降）（沉降）離心機(jī)離心機(jī) 懸浮液懸浮液，固相含量，固相含量( 3 )、顆粒、顆粒( 10 m) 分離分離（離心）（離心）機(jī)機(jī) 乳濁液乳濁液，二種質(zhì)量不同液體混合或含微量固體顆粒，二種質(zhì)量不同液體混合或含微量固體顆粒 高分離因數(shù)管、室、碟式沉降離心機(jī)高分離因數(shù)管、室、碟式沉降離心機(jī) 分離目的分離目的 澄清澄清（產(chǎn)液脫固）、（產(chǎn)液脫固）、濃縮濃縮（產(chǎn)液少固）、（產(chǎn)液少固）、分離分離（產(chǎn)液脫液）（產(chǎn)液脫液） 脫水脫水（產(chǎn)固脫液）、（產(chǎn)固脫液）、分級(jí)分級(jí)（產(chǎn)固分固）（產(chǎn)

34、固分固） 分離應(yīng)用：分離應(yīng)用：石化產(chǎn)品石化產(chǎn)品精制精制、潤(rùn)滑燃油、潤(rùn)滑燃油提純提純 水洗煤粉水洗煤粉回收回收、鉆井泥漿、鉆井泥漿凈化凈化 鈾同位素鈾同位素濃縮濃縮、藥品、藥品制劑制劑提取提取 食品油脂食品油脂提取提取、污泥濃縮、污泥濃縮脫水脫水 生物制品生物制品分離分離、超細(xì)粉料、超細(xì)粉料分級(jí)分級(jí)等等 離心分離技術(shù)離心分離技術(shù) 沉降離心機(jī)流體動(dòng)力學(xué)基本方程及沉降分離過(guò)程沉降離心機(jī)流體動(dòng)力學(xué)基本方程及沉降分離過(guò)程 沉降分離原理沉降分離原理思考題思考題 5.5 在一定的轉(zhuǎn)速條件下，給定的沉降離心機(jī)對(duì)懸浮液中固體顆粒為什么有一個(gè)分離極限在一定的轉(zhuǎn)速條件下，給定的沉降離心機(jī)對(duì)懸浮液中固體顆粒為什么有一

35、個(gè)分離極限 ？ 解釋：解釋：液體液體濃度梯度濃度梯度作用力限制作用力限制 高分散細(xì)粒子上作用的高分散細(xì)粒子上作用的離心力離心力“滲透滲透”壓力壓力（濃度梯度產(chǎn)生）（濃度梯度產(chǎn)生） 某瞬間某瞬間沉降質(zhì)量沉降質(zhì)量(單位面積單位面積)反方向反方向運(yùn)動(dòng)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)質(zhì)量(濃度梯度產(chǎn)生濃度梯度產(chǎn)生) 解釋：解釋：粒子布朗運(yùn)動(dòng)粒子布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散距離擴(kuò)散距離 h（作用力）限制（作用力）限制（5-44 式）式） 細(xì)粒子布朗運(yùn)動(dòng)細(xì)粒子布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散距離擴(kuò)散距離 極限粒子直徑極限粒子直徑 d l ( m ) （5-46） 式中：式中：T 絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度，K； 固液相密度差固液相密度差 液相液相回轉(zhuǎn)角速度回轉(zhuǎn)角速度； r 粒子處粒子處回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑，m 最小分離因數(shù)最小分離因數(shù) Fr （5-47） 式中：式中：d 待分離待分離最小粒子直徑最小粒子直徑，m 離心分離技術(shù)離心分離技術(shù) 總結(jié)總結(jié)（結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理）. 離心機(jī)離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓（回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑 R、回轉(zhuǎn)角速度回轉(zhuǎn)角速度）分離因數(shù)分離因數(shù) Fr（工作能力判別數(shù)）（工作能力判別數(shù)）