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1、 離 心 機Centrifugal Machine 5.1 離 心 機 的 典 型 結 構 及 工 作 原 理 混 合 物 種 類 ： （稱非均一系；非均勻液體） 混合物的分離在多種行業(yè)中都存在，根據不同目的進行定向分離。液 固 相 液 液 相 液 液 固 相氣 液 相 氣 液 液 相 氣 液 固 相 分 離 目 的 ： 獲得有用的固相，排掉液相。 （如：選煤，制藥，制糖，制堿，食品等） 獲得有用的液相，排掉固相。 （如：造酒，制藥，榨油，食品等） 分離固相與液相，均收回或排掉。 （如：污水處理，造紙，選煤等） 分離液液相，均收回或不收回。 （如：油水分離，燃料油提純等） 分 離 方 法 ：
2、物理方法、化學方法、電學方法（電解與電離）。 機械分離方法 （過濾；離心沉降）物 理 方 法： 比重沉淀方法 （沉降；浮選） 物 理 分 離 原 理 ： 在場外力作用下，混合物中各相（如液相和固相）由 于質量不同產生“相重差”，從而得到分離。 物 理 分 離 種 類： 離心沉降（如：沉降式離心機，分離機） 沉降式： 重力沉降 （如：沙層自由沉降） 離心過濾（如：過濾式離心機） 過濾式 ： 加壓過濾 真空過濾 （如：各種壓濾機） 深層過濾 振動篩 篩分式： 脫水 浮選式：油水分離；固相漂浮分離。 分 離 方 法 應 用 ：化工、石油、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤 炭、水、選礦、船舶、軍工、污
3、水處理等。 5.1.1 分 離 物 料 的 特 性 分離的對象：非均勻混合物（非均一系）（一）懸浮液 定義：由液體和懸浮于其中的固體顆粒組成的系統(tǒng)稱為懸 浮液。 其中：液相為主相，稱為連續(xù)相。 固體顆粒為副相，稱為分散相。 懸 浮 液 乳 濁 液 固 體 顆 粒 非 均 勻 混 合 物 種 類 懸浮液的特性： 物理性質：密度（濃度）、粘度、表面張力等。 固相比： 固液濃度比。 懸浮液分類： 按固體顆粒大小和濃度分（可用重量百分數(shù)、體積百分表示） 粗顆粒懸浮液：粒徑 d 50 m 高濃度懸浮液：濃度 10% 選用過濾式離心機 細顆粒懸浮液：粒徑 d 50 m 低濃度懸浮液：濃度 10% 選用沉降
4、式離心機或 過濾機 過 濾 式 離 心 機 沉 降 式 離 心 機 (二 ).乳 濁 液 定義：由液體和懸浮于其中的一種或數(shù)種其它液體所組成的系統(tǒng)， 稱為乳濁液。 其中： 主液體相為連續(xù)相。 其它液體相為副液相，或叫：分散相，非連續(xù)相。 乳濁液主要是指液液相組成的非均勻混合物。 如：油水混合物，形成水包油時，水為主液相，油為分散相。 分 散 相 液 珠 直 徑：一般：0.1 d 50 m 粗顆粒 5 d 50 m 中等顆粒 d 10m) 過濾式離心機原理： 轉鼓壁上有許多小孔，壁內有過濾網（濾布），懸浮液在 轉鼓內旋轉，靠離心力把液相甩出篩網，而固相顆粒被篩 網截留，形成濾餅，從而實現(xiàn)固、液分
5、離。適應范圍：固相含量高，固體顆粒較大的懸浮液（d 10m)。 活塞卸料過濾離心機 （ 1） 三 足 式 過 濾 離 心 機 一種人工上部上料式離心機。廣泛用于：化工、制藥、食品、輕工等行業(yè)。結構：轉鼓、濾網、主軸、軸承、底盤、外殼、三根支柱、 皮帶傳動、電機等。三足式過濾離心機 工 作 順 序 ：啟動、加料、過濾、洗滌、甩干、停車、卸料。周期 性，間歇操作。 懸浮液在啟動后逐漸加入轉鼓內，物料在離心力場作用下，液體經濾布（濾網）及轉鼓孔甩出，固體則被截留在濾網內，形成濾餅。 分離原理三足自動刮刀下部卸料式 優(yōu) 點 ： 對物料適應性強，可用于固液分離、成品脫液、濾餅洗滌。 結構簡單，制造、安裝
6、、維修、使用成本低。 運轉平穩(wěn)，易于實現(xiàn)密閉和防爆。缺 點 ：卸料要停車，效率低。三足式其它種類： 三足自動刮刀下部卸料式。 三足吊出卸料式。 三足氣流卸料式。 三足活塞上部卸料式。 （2）上懸式離心機廣泛用于： 化工、醫(yī)藥、輕工、食品等。如：制糖、鹽、葡萄糖等。結構： 轉鼓固定在細長軸下端，軸上端 有軸承懸掛機構與電機相聯(lián)，軸帶動 轉鼓旋轉。工作循環(huán)： 加料、旋轉分離、洗滌、脫水、 卸料、沖洗濾網等。工作特點 ：低速上部加料，全速分離、 洗滌、脫水，低速下部卸料。 轉速連續(xù)，但周期性變化。上懸式離心機 上懸式離心機 上懸軸承結構 優(yōu) 點 ： 對物料適應性強，適應不同濃度的懸浮液。 加料、卸料
7、不停機，連續(xù)運轉，相對效率高。 結構相對簡單。缺 點 ：加料、卸料時要減速，運轉具有周期性。 主軸較長，易產生撓曲變形。另有結構類型： 上懸刮刀卸料式。 上懸自動卸料式。 （3）臥式刮刀卸料離心機 工作循環(huán)：在高速運轉下加料、過濾、洗滌、分離、卸料。 工作特點：高速連續(xù)運轉，間歇加料和卸料。 可處理粗、中、細顆粒的懸浮液。結構： 轉鼓，濾網，加料管，刮刀機構， 卸料槽，外殼，主軸，機體，電機。臥式刮刀卸料離心機 廣泛用于：化工、制藥、輕工、食品等行業(yè)。 如：食鹽，硫銨，碳酸氫氨，聚氯乙烯等。優(yōu)點： 對物料適應性強?？商幚泶?、中、細顆粒的懸浮液。 對過濾、洗滌、分離、卸料過程時間可任意調節(jié)。 運
8、轉連續(xù)，速度均勻，效率高。缺點： 刮刀磨損較快，易產生沖擊。 刮刀片工作時受磨損、沖擊和腐蝕作用，最容易損壞，所以要選用耐磨、耐腐蝕、高強度材料制造。 刮刀結構： 上懸式刮刀。 旋轉式刮刀。 （4）臥式活塞卸料離心機 （4）臥式活塞卸料離心機工作循環(huán)：在全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干，活塞連續(xù)推卸料。工作特點：勻速連續(xù)運轉，自動連續(xù)加料，液壓脈動活塞卸料，可實現(xiàn)無 人職守，自動操作。結構：轉鼓，篩網，推料盤，布料斗，空心軸，推桿，復合油缸，機殼，機 座，液壓系統(tǒng)等。 廣泛應于：化工、化肥、制藥、制糖等行業(yè)。優(yōu)點： 效率高，產量高，操作穩(wěn)定。 可自動上、卸料，實現(xiàn)無人職守。 對物料適應性強，適
9、應粗、中顆粒的懸浮液。缺點： 不適應細顆粒懸浮液。 對濃度波動比較敏感，易產生漏料現(xiàn)象。 結構相對復雜。 推料盤作往復運動，往復次數(shù)：2030次/分；行程為轉鼓長的 1/10。此離心機分類： 單級活塞推料式離心機。 多級活塞推料式離心機每級轉鼓短，推渣容 易，濾渣層薄，濾渣停留時間長，有利于脫水和洗滌。 （5） 錐籃型離心機離心慣性力卸料式離心機 （5）離心慣性力卸料式離心機 又稱：錐籃離心機。此離心機種類：立式錐籃型；臥式錐籃型。工作循環(huán)：全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干、卸料。工作特點：在全速下工作，自動連續(xù)加料、卸料，無專門的卸料裝置。結構：錐形轉鼓，濾網，進料管，分配器，主軸，機殼，隔
10、振器，電機等。 離心慣性力：向上分力：篩網面上正壓力及摩擦力： f 1摩擦系數(shù)，即濾渣與篩網之間摩擦。自動卸料條件： 自動卸料條件為：轉鼓半錐角的正切必須大于摩擦系數(shù)。 如：LI800型錐籃式離心機：=32.5 20 1F mr conwmrfNfF conwmrN 2 11111 211 摩擦力：正壓力： 1 21121 11 sinftg conwmrfwmr FTc 21 1 sinCT mr 優(yōu)點： 結構簡單，體積小，造價低。 效率高，耗電少。 可自動上、卸料，無人職守。缺點： 對物料性質、濃度變化敏感，適應性差。 物料停留時間不易控制，易產生跑液。濾渣移動原理： （忽略顆粒的重力作用
11、）廣泛應用：化工、小化肥、制藥、食品等。 5.3 沉 降 式 離 心 機原理： 轉鼓上無孔，也無濾網。懸浮液隨轉鼓高速旋轉，因固、液兩相的比重不同，則產生不同的離心慣性力，離心力大的固相顆粒沉積在轉鼓內壁上，液相則沉降在里層，然后分別從不同的出口排出，達到分離的目的。 沉降式離心機一般轉速較高：n=70008000rpm適應范圍：固相含量較少，固體顆粒較小（d 10 m )。常見機型：螺旋卸料式。 分為：螺旋卸料式沉降離心機（有：臥式；立式） 刮刀卸料臥式沉降離心機 三足式沉降離心機（1）螺旋卸料式沉降離心機廣泛用于： 化工、石油、冶金、制藥、輕工、食品、污水處理等 用來處理顆粒粒度 d10m
12、 的懸浮液。工作特點：連續(xù)加料、分離、卸料，全速運轉，轉速較高 n=70008000rpm。 結 構 ： 轉鼓，螺旋輸送器，變速器，進料管，帶輪，外殼，過載保護裝置，液位調節(jié)裝置等。 轉鼓轉速為 n b由電機直接帶動，轉鼓上只有卸料口。 螺旋輸送器轉速 n S由轉鼓驅動行星差速器帶動，轉向與轉鼓相同。 n S n b 為正差轉速（一般機型） n S n b 為負差轉速。 兩者轉差率：工作原理：懸浮液由中心進入，在離心力作用下，轉鼓內形成一個環(huán)行液 池，重相顆粒沉降到轉鼓內表面，形成沉渣，由螺旋葉片推到轉 鼓小端排除。轉鼓大端蓋上有圓形排列的溢流孔，澄清液從溢流 孔排出。主要部件1.轉鼓：種類：
13、圓筒形；圓錐形；筒錐組合形。 長徑比：12（或11.5）。圓錐筒錐角1011； 易于輸渣錐角：518。 轉鼓材料：不銹鋼，高強不銹鋼，鈦鋼，玻璃鋼。 一般轉鼓為整體鑄造或焊接而成。2.螺旋輸送器：用來輸送沉渣。 主要組成部件：螺旋葉片，內管，進料室。 螺旋葉片形式：整體形；帶狀形；斷開形。分單頭、雙頭，左旋式，右旋式。 螺旋葉片易磨損，表面一般要堆焊硬質合金（鈷鉻合金；鈷鎳合金； 碳化鎢）%32.0%100 b bs n nna 3.變速器： 擺線針輪行星變速器；漸開線行星齒輪變速器。 功用：實現(xiàn)轉鼓與螺旋輸送器之間的差速（變速），傳遞大扭矩。 驅動方法：電機經三角帶輪，帶動轉鼓旋轉（轉速 n
14、 b)，由行星輪變速器變速 后，帶動螺旋輸送器轉動（轉速 ns)。一般： n b n S 。 特點：行星輪變速器可是現(xiàn)同軸傳動，轉向相同，任意傳動比，大扭矩。4.過載保護裝置：分電控機械式；機械液壓式；機械式。 圖736 為電控機械式。 （2）沉降過濾式離心機 轉鼓： 分為：沉降段和過濾段 1.沉降段：形式有圓柱與圓錐形；全圓錐形 兩種。 功用：懸浮液進入沉降段，進行沉降分離，澄清液從大端溢流孔溢出； 沉渣由螺旋輸送器輸送到過濾段，進行過濾和脫水。 2.過濾段：形式為圓柱形，有濾網和篩孔。功用：沉渣在此段經篩網過濾，液體被分離，濾渣由左端大孔排出。濾渣若 要求洗滌或干燥處理，則中心孔通入洗滌液
15、或蒸汽，在過濾段洗滌濾渣。篩網反新：由反吹管通入壓縮空氣或清水，反吹篩網，使之反新。 （3）螺旋碟片式離心機機構：臥式螺旋卸料離心機和蝶片分離機兩部分組成。 功用：螺旋卸料離心機把固、液分離；蝶片分離機把液體進一步處理，可獲得澄清度很高的液相產品。轉鼓：由主分離室和輔助分離室兩部分組成。 主分離室：為臥式螺旋離心機，主要進行固、液分離，大部分固 體顆粒被分離出來，由螺旋輸送器排出。 輔助分離室：為蝶片式分離機，對液體進一步分離，分離出更細 小的顆粒。工作原理： 懸浮液由中心管進入螺旋離心機段，靠高速下的離心力固體 顆粒與液體分離開來，沉渣由輸送器從小端排出孔排出。 液體由離心機大端溢流孔進入蝶
16、片式分離機，再次進行固液分離， 細小顆粒由周邊孔排出，高澄清度液體由中部溢流孔（9）排出。 5.4 分 離 機 種 類 ： （ 1） 管 式 分 離 機 （ 2） 碟 式 分 離 機用來分離液-液相的乳濁液分離機械。 分離機工 作 原 理 ： 依據液-液兩相的密度差，在高速離心力場下，使液液分層，重相在外層，輕相在內層，然后分別排出，達到分離目的。適 應 范 圍 ：乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（d5 m )常 見 機 型 ：管式分離機，室式分離機，碟式分離機。用 途：油料，油漆，制藥，化工等。 如：油水分離，蛋白質，青霉素，香精油等分離。 （ 1） 管 式 分 離 機特 點 ：轉速高達
17、15000 r/min（為高速型分離機）。 分離因數(shù) Fr=13205。分離兩相密度大于10 的乳濁液； 也可分離固相顆粒d=0.011.0m 或 固相濃度小于1%的懸浮液。結 構：管狀轉鼓，轉鼓內徑為 105mm ，轉鼓長 730mm ，撓性主軸，上下軸承室，機殼，機座，制動裝置等。 管 式 分 離 機 原 理 圖工作原理： 乳濁液由底部進入轉鼓內，在高速離心力作用下將兩種液體分離。重相液體在外層，輕相液體在里層。重相液體經轉鼓上噴口卸出，輕相液體經分離頭中心到流道排出。 管式分離機轉鼓與軸的轉速較高，要克服因轉鼓不平衡而產生的振動，則上下軸承必須采用減振性能良好的撓性軸承。 ： 用酚醛夾布
18、樹脂制造，成為撓性滑動軸承，可降低臨界轉速，達到自動對中?；瑒虞S承與軸套可上下滑動。 ： 球面形自對中滑動軸承，注入高壓油，形成油膜潤滑。此軸承的優(yōu)點為對中性好，振幅小。管式轉鼓： 采用高強度材料制造，增大轉鼓直徑，提高處理量和分離因數(shù) 轉鼓還可制造為能耐內壓的密封轉鼓，使乳濁液在壓力作用下分離，同樣能提高處理量。 （ 2） 碟 式 分 離 機 碟式分離機 高速分離機中應用最廣泛的一種。分類： 人工排渣型 ， 噴嘴排渣型 ， 活塞排渣型。功能： 分離兩種密度不同的乳濁液；液液固相的乳濁液；含少量細顆粒的懸浮液。優(yōu)點：分離效率高，產量高，自動化程度高。：轉鼓，錐形蝶片，主軸，隔板，軸承，增速機構
19、,機座,電機等。 工 作 原 理 ： 轉鼓全速旋轉，乳濁液從中間進入蝶片之間，在離心慣性力作用下，各液相按密度不同而分離，重液相沿蝶片間隙向外移動，從隔板外部溢流孔排出。輕液相在內層，從隔板內部溢流孔排出。 固相顆粒沉降在轉鼓內壁，經人工排渣或噴嘴、活塞排渣。 碟式分離機 廣 泛 用 于 ：醫(yī)藥，化工，食品等行業(yè)。關鍵部件：錐形蝶片。多個錐形蝶片重疊放置， 蝶片間距：0.41.5mm， 蝶片數(shù)：40160 ， 蝶片厚度：0.4mm，直徑：70600mm， 蝶片半錐角：30 50。 轉鼓轉速：n = 400014000 rpm 。 液珠分離和移動原理： 液珠分離：利用離心力場把不同密度的液珠分層
20、。 液珠移動：利用浮力的分力和摩擦力之和小于離心力向下的分力 時，液 珠便向下移動，反之向上移動。 蝶片半錐角：=30 50 液珠質量：m 向下的分力：液珠的正壓力： 2sin sinF F mrw 分2F mrw液珠離心力：NF F分N Fcon 浮力：向上分力： 摩擦力：重液珠，離心力分力大于摩擦力與 浮力分力的和，則液珠向下移動。輕液珠：浮力的分力大于離心力分力加摩擦力時，液珠上浮。 由此可見：輕重液體將分層逆向流動，從不同排出口卸出。 sin 浮浮浮正壓力：FNconFF ( )mF f N N F浮浮FN 浮分離心力力分離：FFF m mFFF 分浮浮力分力： Fm + 浮FF分NF F分 F V gV 浮
離心機工作原理
