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講解各種離心機工作原理及應用

作者:卡卡  来源:www.china-century.cn  更新时间:2020-02-15 15:24:11  点击次数:

  講解各種離心機工作原理及應用

  離心就是利用離心機轉子高速旋轉産生的強大的離心力,加快液體中顆粒的沈降速度,把樣品中不同沈降系數和浮力密度的物質分離開。所以需要利用離心機産生強大的離心力,才能迫使這些微粒克服擴散産生沈降運動。

  離心機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱爲轉鼓,通常由電動機驅動。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓後,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心力作用下各組分分離,並分別排出。通常,轉鼓轉速越高,分離效果也越好。

  離心機底座

  離心機主機身

  離心機進料管

  離心機緩沖板

  篩藍支架

  離心就是利用離心機轉子高速旋轉産生的強大的離心力,加快液體中顆粒的沈降速度,把樣品中不同沈降系數和浮力密度的物質分離開。離心機大量應用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。離心機有哪些分類呢?

  工業用離心機按結構和分離要求,可分爲過濾離心機、沈降離心機和分離機三類。

  一、過濾式離心機

  實現離心過濾的離心機,依靠濾網和離心力作用的離心機爲過濾離心機。

  結構特點:濾網、轉鼓。

  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,從而實現固、液分離。

  适应范围:固相含量高,固体颗粒较大的悬浮液(d >10μm)。

  幾種過濾離心機的對比

  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。

  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。

  工作時分離原理

  卸料時操作原理

  工作順序:啓動、加料、過濾、洗滌、甩幹、停車、卸料。周期性,間歇操作。懸浮液在啓動後逐漸加入轉鼓內,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。

  优点:⑴ 对物料适应性强,可用于固液分离、成品脱液、滤饼洗涤。

  ⑵ 结构简单,制造、安装、维修、使用成本低。

  ⑶ 运转平稳,易于实现密闭和防爆。

  缺點:卸料要停車,效率低。

  三足式其它種類:

  ① 三足自动刮刀下部卸料式。

  ② 三足吊出卸料式。

  ③ 三足气流卸料式。

  ④ 三足活塞上部卸料式。

  三足式離心機是數量最多,用得最廣泛的一種過濾離心機,采用離心過濾機過濾含有很小顆粒的懸浮液時,通常需用濾布作過濾介質,同時要求濾餅對濾布不發生相對運動。顯然,滿足這些要求的最簡單的—種離心機爲三足式離心機。它具有豎軸、實底和半封閉頂的圓柱狀轉鼓,頂部的圍邊稱爲鼓緣,轉鼓支在三足架上,故名三足式離心機。

  在一般情況下,轉鼓罩面上鑽有很多小孔,內側覆有一層或多層大孔金屬濾網,作爲裝在轉鼓中的裳狀濾布的支撐。在啓動前或啓動後,將懸浮液白頂部導入轉鼓,使濾液通過罩面流出,而團體顆粒則被截留在濾布上。

  一般情況下濾渣是在停機之後用人工移出或采用更換濾布袋的方法進行卸料的。比較先進的一種三足式離心機使用時可先將轉鼓的轉速降至每分鍾幾轉,然後將一犁形刀片推入濾渣以排除固體物料。犁形刀將固體翻向轉鼓軸線,使濾渣從轉鼓底部開口處落出,借助于定時器,全部操作均可自動進行。

  2、 上悬式离心机

  主軸支點高于旋轉部件重心的立式過濾離心機.

  廣泛用于:化工、醫藥、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,軸上端有軸承懸挂機構與電機相聯,軸帶動轉鼓旋轉。

  工作循環: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,但周期性變化。

  优点:① 对物料适应性强,适应不同浓度的悬浮液。② 加料、卸料不停机,连续运转,相对效率高。③ 结构相对简单。

  缺點:①加料、卸料時要減速,運轉具有周期性。②主軸較長,易産生撓曲變形。

  另有結構類型:

  ① 上悬刮刀卸料式。

  ② 上悬自动卸料式。

  3、臥式刮刀卸料離心機

  工作循環:在高速運轉下加料、過濾、洗滌、分離、卸料。

  工作特點:高速連續運轉,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。

  廣泛用于:化工、制藥、輕工、食品等行業。如:食鹽,硫铵,碳酸氫氨,聚氯乙烯等。

  工作原理

  應用

  优点:① 对物料适应性强。可处理粗、中、细颗粒的悬浮液。

  ② 对过滤、洗涤、分离、卸料过程时间可任意调节。

  ③ 运转连续,速度均匀,效率高。

  缺點:刮刀磨損較快,易産生沖擊。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。

  刮刀结构:① 上悬式刮刀。② 旋转式刮刀。

  4、臥式活塞卸料離心機

  工作循環:在全速下連續加料、分離、洗滌、甩幹,活塞連續推卸料。

  工作特點:勻速連續運轉,自動連續加料,液壓脈動活塞卸料,可實現無人職守,自動操作。

  結構:轉鼓,篩網,推料盤,布料鬥,空心軸,推杆,複合油缸,機殼,機座,液壓系統等。

  廣泛應于:化工、化肥、制藥、制糖等行業。

  优点:① 效率高,产量高,操作稳定。② 可自动上、卸料,实现无人职守。③ 对物料适应性强,适应粗、中颗粒的悬浮液。

  缺点:① 不适应细颗粒悬浮液。② 对浓度波动比较敏感,易产生漏料现象。③ 结构相对复杂。推料盘作往复运动,往复次数:20~30次/分;行程为转鼓长的   1/10。

  此离心机分类:① 单级活塞推料式离心机。②多级活塞推料式离心机——每级转鼓短,推渣容易,滤渣层薄,滤渣停留时间长,有利于脱水和洗涤。

  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:全速下連續加料、分離、洗滌、甩幹、卸料。

  工作特點:在全速下工作,自動連續加料、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,隔振器,電機等。

  优点:① 结构简单,体积小,造价低。② 效率高,耗电少。③ 可自动上、卸料,无人职守。

  缺点:① 对物料性质、浓度变化敏感,适应性差。② 物料停留时间不易控制,易产生跑液。

  滤渣移动原理:  (忽略颗粒的重力作用)

  廣泛應用:化工、小化肥、制藥、食品等。

  二、沈降式離心機

  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,則産生不同的離心慣性力,離心力大的固相顆粒沈積在轉鼓內壁上,液相則沈降在裏層,然後分別從不同的出口排出,達到分離的目的。

  沈降式離心機一般轉速較高:n=7000~8000rpm

  適應範圍:固相含量較少,固體顆粒較小(d < 10 μm )。

  常見機型:螺旋卸料式。分爲:

  ⑴ 螺旋卸料式沈降離心機(有:臥式;立式)

  ⑵ 刮刀卸料臥式沈降離心機

  ⑶ 三足式沈降離心機

  1、螺旋卸料式沈降離心機

  广泛用于:化工、石油、冶金、制药、轻工、食品、污水处理等,用来处理颗粒粒度 d<10μm 的悬浮液。

  工作特點:連續加料、分離、卸料,全速運轉,轉速較高n=7000~8000rpm。

  工作原理:懸浮液由中心進入,在離心力作用下,轉鼓內形成一個環行液池,重相顆粒沈降到轉鼓內表面,形成沈渣,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。

  螺旋卸料沈降離心機的主要操作參數爲:轉鼓轉數,轉鼓與輸料螺旋間的轉速差,溢流口位置和進料速度;主要結構參數爲:轉鼓大端內直徑D,轉鼓長度?L,轉鼓長徑比L/D,轉鼓半錐角α,以及輸料螺旋的螺旋頭數和螺距。

  螺旋卸料沈降離心機的主要優點:自動連續操作,不需用濾布,能長期連續運行,維護簡便;應用範圍廣,可用于固體脫液,液體澄清,固體顆粒按粒度分級,以及用于液-液-固分離;對物料的適應性好,能分離的固體粒度的範圍0.005mm-2mm,懸浮液的體積濃度範圍2%-40%。濃度波動對分離效果的影響不大;結構緊湊,容易實現結構上密閉,密閉式機器可在一定的正壓下操作;單機生産能力大(大型機可達190m3/h),操作費用低,占地面積小。

  螺旋卸料沈降離心機的缺點是:沈渣的含液量一般較高;雖能對沈渣進行洗滌,但洗滌效果不好;結構較複雜,機器造價較高。

  2、沈降—過濾式離心機

  转鼓: 分为:沉降段和过滤段

  1.沉降段:形式有圆柱与圆锥形;全圆锥形  两种。

  作用:懸浮液進入沈降段,進行沈降分離,澄清液從大端溢流孔溢出;沈渣由螺旋輸送器輸送到過濾段,進行過濾和脫水。

  2.過濾段:形式爲圓柱形,有濾網和篩孔。

  功用:沈渣在此段經篩網過濾,液體被分離,濾渣由左端大孔排出。濾渣若要求洗滌或幹燥處理,則中心孔通入洗滌液或蒸汽,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。

  作用: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産品。

  轉鼓:由主分離室和輔助分離室兩部分組成。

  主分离室:为臥式螺旋離心機,主要进行固、液分离,大部分固体颗粒被分离出来,由螺旋输送器排出。

  輔助分離室:爲蝶片式分離機,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,沈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。

  三、分 离 机

  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,然後分別排出,達到分離目的。

  適應範圍:乳濁液分離,含微量固體顆粒的乳濁液(d<5 μm )

  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,青黴素,香精油等分離。

  1、碟式分離機

  分離機是沈降式離心分離中的一種類型,用于分離難分離的物料。分離機中的碟式分離機是應用最廣泛的沈降式離心機。可以完成分離和澄清兩種操作。

  碟式分離機是立式離心機,轉鼓裝在立軸上端,通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉。轉鼓內有一組互相套疊在一起的碟形零件——碟片,碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉鼓中心的進料管加入轉鼓。當懸浮液(或乳濁液)流過碟片之間的間隙時,固體顆粒(或液滴)在離心力作用下沈降到碟片上形成沈(或液層)。沈渣沿碟片表面滑動而脫離碟片並積聚在轉鼓內直徑最大的部位,分離後的液體從出液口排出轉鼓。積聚在轉鼓內的固體在分離機停車後拆開轉鼓由人工清除,或通過排渣機構在不停車的情況下從轉鼓中排出。

  碟式分離機主要的操作參數爲:轉鼓轉數,輕液轉速,輕液與重液分界面的位置,加料速度等;疊式分離機的主要結構參數爲:轉鼓內直徑,當量沈降面積,碟片的尺寸與碟片總片數,排渣方式及排渣機構。

  碟式離心機結構緊湊,占地面積小,生産能力大,適于液-固也適于液-液分離,因而在化工、醫藥、輕工、食品、生物工程以及交通運輸部門都獲得廣泛應用。蝶式分離機的缺點是結構複雜,轉速高,因而操作和維修保養的要求比較高,另外清洗較麻煩。

  室式分離機

  室式分離機是应用比较广泛的离心沉降设备,用于分离固体含量在2%以下的悬浮液,其结构除转鼓外其余部件(如传动机构、机座、测速装置、制动器等)与叠式分离机基本相同。

  室式分離機的转鼓中,一组同心的分离圆筒将转鼓内空间分割为多个互相串联的室(即环形空间),转鼓内空间一般按照各室的径向间距相等或各室的横截面积相等的原则分离。欲澄清的悬浮液进料管加入转鼓中心,然后由中心向外逐一流过各个室,液体在各室中的流速逐渐减小(在各室的径向间距相等时)或保持不变(当各室横截面积相等时)。由中心向外由于半径不断增大,各室分离因素越来越大,故最大的固体颗粒沉积在位于中心的第一室内壁,较细的固体颗粒在外面的各室沉降。澄清后的液体用向心泵排出转鼓,排出压力可达0.28MPa。室式分离机由于转鼓内安装了同心的分离圆筒,缩短了固体颗粒的沉降距离并扩大了沉降面积。与叠式分离机相比其结构较简单,转鼓内的零件少,转鼓容纳沉渣的空间较大,可用来分离固体含量稍高的悬浮液,且排除沉渣和清洗转鼓也比碟式分离机方便。

  管式分離機

  特点:转速高达  15000 r/min(为高速型分离机)。分离因数 Fr=13205。分离两相密度大于10  的乳浊液;也可分离固相颗粒d=0.01~1.0μm 或 固相浓度小于1%的悬浮液。

  结构:管状转鼓,转鼓内径为 105mm ,转鼓长 730mm ,挠性主轴,上下轴承室,机壳,机座,制动装置等。

  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,輕相液體在裏層。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。

  管式分離機的分离因素很高,一般在13200-50000;结构小巧紧凑,是应用很广的沉降式高速离心分离设备。其结构如图所示。管式分离机为立式结构,可分为澄清型和分离型两种。澄清型用于含少量固体的悬浮液的澄清,悬浮液从转鼓下部进入转鼓,在由下往上的流动过程中,所含固体颗粒沉积在转鼓内壁,清液从转鼓上部溢流排出。分离型用于乳浊液的分离,乳浊液在离心力作用下分成重液和轻液两液层。

  管式分離機适用于固体含量低于1%、固体颗粒小于5um以及固体与液体的密度差很小的悬浮液的澄清;也适用于轻液与重液的密度差小于分散性很高的乳浊液的分离。管式分离机结构较简单、体积小、运转平稳,且分离因数很高,能分离难分离的物料,因而广泛应用于化工、制药、生物制品的生产、制漆、植物油精制以及矿物油加工等工业部门。

  主要用途:分離固體含量低的粘性懸浮液,如清漆、果汁、細菌培養液等的澄清;將懸浮液中的固體顆粒按大小分級,如搪瓷原料用管式分離機分級以清除其中的雜質;分離難分離的乳濁液,例如從植物油、魚和動物脂肪以及礦物油中分離出水分;用于高分散物系和膠體物系的分離和粒度分布。

  管式分離機主要缺点是间歇操作,转鼓容积小,为避免频繁地停机清除沉渣,用管式分离机分离的物料其固体含量不要超过1%。


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