離心分離機是利用離心力瘪吏,分離液體與固體顆凉或液體與液體的混合物中各組分的機械趾双,又稱離心機。
離心分離機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開篡话;或將乳濁液中兩種密度不同情誊,又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油);它也可用于排除濕固體中的液體镰矿,例如用洗衣機甩干濕衣服琐驴;特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物,例如濃縮秤标、分離氣態(tài)六氟化鈾绝淡;利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點,有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級苍姜。離心分離機大量應用于化工牢酵、石油、食品衙猪、制藥馍乙、選礦、煤炭屈嗤、水處理和船舶等部門潘拨。
中國古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端铁追,旋轉甩動陶罐季蚂,產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液,這就是離心分離原理的早期應用溺硼。
工業(yè)離心機誕生于歐洲肥刻,比如19世紀中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機邪涕,和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機茄溢。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。
由于卸渣機構的改進椭集,20世紀30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機蝉狭,間歇操作離心機也因實現(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。
1879年咳龄,瑞典的拉瓦爾發(fā)明第一臺從牛奶中分離奶油的分離機撞恰,它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。后來轉鼓內(nèi)增加了軸向疊置的圓錐形碟片迎反,使分離效果顯著改善审服,并增大了處理能力,這一技術進展導致碟式分離機迅速發(fā)展旷似。離心分離機的轉速則逐漸由低速向高速發(fā)展烤惊,轉鼓直徑也逐漸增大,改善了分離效果吁朦,提高了處理能力柒室。
工業(yè)用離心分離機按結構和分離要求,可分為過濾離心機喇完、沉降離心機和分離機三類伦泥。分離機僅適用于分離低濃度懸浮液和乳濁液,包括碟式分離機锦溪、管式分離機和室式分離機不脯。
離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉鼓刻诊,通常由電動機驅動防楷。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉则涯,在離心力作用下各組分分離复局,并分別排出。通常粟判,轉鼓轉速越高屏糊,分離效果也越好吓缴。
離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力唯诞,作用在過濾介質上少迁,使液體通過過濾介質成為濾液,而固體顆粒被截留在過濾介質表面植嚼,從而實現(xiàn)液-固分離遏貌;離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現(xiàn)液-固(或液-液)分離钾非。
還有一類實驗分析用的分離機获玻,可進行液體澄清和固體顆粒富集,或液-液分離巨均,分離粒度達0.1~0.5微米缕兄。比如常用的試管分離機,其轉速為3000~20000轉/分张绊,裝等量料液的玻璃試管對稱插入擺架或角形轉子的凹穴中信高,在離心力作用下料液在試管內(nèi)沉降分層。超高速分析用分離機采用小直徑沉降轉鼓涛贯。這類分離機有常壓、真空蔚出、冷凍條件下操作的不同結構型式弟翘。
衡量離心分離機分離性能的重要指標是分離因數(shù)。它表示被分離物料在轉鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值骄酗,分離因數(shù)越大稀余,通常分離也越迅速,分離效果越好趋翻。工業(yè)用離心分離機的分離印數(shù)一般為100~20000睛琳,超速管式分離機的分離印數(shù)可高達62000,分析用超速分離機的分離印數(shù)最高達610000踏烙。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作面積师骗,工作面積大處理能力也大。
過濾離心機和沉降離心機讨惩,主要依*加大轉鼓直徑來擴大轉鼓圓周上的工作面辟癌;分離機除轉鼓圓周壁外,還有附加工作面荐捻,如碟式分離機的碟片和室式分離機的內(nèi)筒滩哥,顯著增大了沉降工作面。
此外昨镊,懸浮液中固體顆粒越細則分離越困難溃恼,濾液或分離液中帶走的細顆粒會增加磅愤,在這種情況下,離心分離機需要有較高的分離因數(shù)才能有效地分離追粉;懸浮液中液體粘度大時举库,分離速度減慢;懸浮液或乳濁液各組分的密度差大硅魁,對離心沉降有利塔奋,而懸浮液離心過濾則不要求各組分有密度差。
選擇離心分離機須根據(jù)懸浮液(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度枯昂、固體與液體(或兩種液體)的密度差醇帅、液體粘度、濾渣(或沉渣)的特性霸瘾,以及分離的要求等進行綜合分析隐听,滿足對濾渣(沉渣)含濕量和濾液(分離液)澄清度的要求,初步選擇采用哪一類離心分離機唆涝。然后按處理量和對操作的自動化要求找都,確定離心機的類型和規(guī)格,最后經(jīng)實際試驗驗證廊酣。
通常能耻,對于含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液,可選用過濾離心機亡驰;對于懸浮液中顆粒細小或可壓縮變形的晓猛,則宜選用沉降離心機;對于懸浮液含固體量低凡辱、顆粒微小和對液體澄清度要求高時戒职,應選用分離機。
離心分離機未來的發(fā)展趨勢將是強化分離性能透乾、發(fā)展大型的離心分離機洪燥、改進卸渣機構、增加專用和組合轉鼓離心機乳乌、加強分離理論研究和研究離心分離過程最佳化控制技術等捧韵。
強化分離性能包括提高轉鼓轉速;在離心分離過程中增加新的推動力袒忿;加快推渣速度价烘;增大轉鼓長度使離心沉降分離的時間延長等。發(fā)展大型的離心分離機蓖桅,主要是加大轉鼓直徑和采用雙面轉鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設備投資稻漏、能耗和維修費降低。理論研究方面舍稽,主要研究轉鼓內(nèi)流體流動狀況和濾渣形成機理俗运,研究最小分離度和處理能力的計算方法言盼。
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