康勇版過程流體機械5.離心機

1、離 心 機Centrifugal Machine5 5.1.1 離心機的典型結構及工作原理 混合物種類：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： 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

2、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（一）懸浮液 定義定義：由液

3、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：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：懸浮液分類： 按固體顆粒大小和濃度分（可用重量百分數、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% 選用沉降式離心機或過濾機過濾式離心機沉降式離心機 ( (二二).).乳濁液乳濁液 定義定義：由液體和懸浮于其中的一種或數種其它液體

4、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：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。適應范圍：固相含量高，固體顆粒較大的懸浮液（d 10m)?；钊读线^濾離心機活塞卸料過濾離心機（1 1）三足式過濾離心機）三足

5、式過濾離心機 一種人工上部上料式離心機。廣泛用于廣泛用于：化工、制藥、食品、輕工等行業(yè)。結構結構：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、維修、使用成本低。 運轉平穩(wěn)，易于實現密閉和防爆。缺點：卸料要停車，效率低。三足式其它種類： 三足自

6、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）上懸式離心機廣泛用于廣泛用于： 化工、醫(yī)藥、輕工、食品等。如：制糖、鹽、葡萄糖等。結構結構： 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)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 上懸式離心機上懸式離心機上懸軸承結構上懸軸承結構優(yōu)點： 對物料適應性強，適應不同濃度的懸浮液。 加料、卸料不停機，連續(xù)運轉，相對效率高。 結構相對

7、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臥式刮刀卸料離心機工作循環(huán)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：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臥式刮刀卸料離心機廣泛用于廣泛用于：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：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

8、過程時間可任意調節(jié)。 運轉連續(xù)，速度均勻，效率高。缺點：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臥式活塞卸料離心機（4）臥式活塞卸料離心機）臥式活塞卸料離心機工作循環(huán)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。廣泛應于廣泛應于：化工、化肥、制藥、制糖等行業(yè)。

9、優(yōu)點：優(yōu)點： 效率高，產量高，操作穩(wěn)定。 可自動上、卸料，實現無人職守。 對物料適應性強，適應粗、中顆粒的懸浮液。缺點：缺點： 不適應細顆粒懸浮液。 對濃度波動比較敏感，易產生漏料現象。 結構相對復雜。 推料盤作往復運動，往復次數：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） 錐籃型離心機錐籃型離心機離心慣性力卸料式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）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)工作循

10、環(huán)：全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干、卸料。工作特點工作特點：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，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。 如：LI800型錐籃式離心機：=32.5201FmrconwmrfNfFconwmrN211111211摩擦力：正壓力：12112111sinftgconwmrfwmrFTc211sinCTmr優(yōu)點： 結構簡單，體積小，造價低。 效率高，耗電少。 可自動上、

11、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）廣泛應用：化工、小化肥、制藥、食品等。 5.3 沉降式離心機原理：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?。╠ 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

12、三足式沉降離心機（1）螺旋卸料式沉降離心機）螺旋卸料式沉降離心機廣泛用于：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 的懸浮液。工作特點：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。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

13、為負差轉速。兩者轉差率：工作原理工作原理：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。主要部件主要部件1.轉鼓：種類：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

14、要堆焊硬質合金（鈷鉻合金；鈷鎳合金； 碳化鎢）%32 . 0%100bbsnnna3.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 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）沉降過濾式離心機過濾式離心機 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

15、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）螺旋碟片式離心機碟片式離心機機構機構：臥式螺旋卸料離心機和蝶片分離機兩部分組成。 功用功用：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

16、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 5.4 分分 離離 機機 種類：種類： （1）管式分離機）管式分離機 （2）碟式分離機）碟式分離機 用來分離液用來分離液-液相的液相的乳濁液分離機械。乳濁液分離機械。分離機分離機工作原理： 依據液依據

17、液-液兩相的密度差，在高速離心力場下，使液液分層，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。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：適應范圍：乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（d5 m )常見機型常見機型：管式分離機，室式分離機，碟式分離機。管式分離機，室式分離機，碟式分離機。用途用途：油料，油漆，制藥，化工等油料，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 1）管式分離機）管式分離機特點特點：轉速高達 15000 r/min（為高速型分離機）。 分離

18、因數 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，轉鼓內徑為管狀轉鼓，轉鼓內徑為 105mm ，轉鼓長轉鼓長 730mm ，撓性主撓性主軸，上下軸承室，機殼，機座，制動裝置等。軸，上下軸承室，機殼，機座，制動裝置等。管式分離機原理圖管式分離機原理圖 工作原理工作原理： 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

19、減振性能良好的撓性軸承。： 用酚醛夾布樹脂制造，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。： 球面形自對中滑球面形自對中滑動軸承，注入高壓動軸承，注入高壓油，形成油膜潤滑。油，形成油膜潤滑。此軸承的優(yōu)點為對此軸承的優(yōu)點為對中性好，振幅小。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 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。分類分類： 人工排渣型 ， 噴嘴排渣型 ， 活塞排渣型。功能功能： 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,機座,電機等。工作原理： 轉鼓全速旋轉，乳濁液從中間轉鼓全速旋轉，乳濁液從中間進入蝶片之間，在離心慣性力進入蝶片之間，在離心慣性力作用下，各液相按密度不同而作用下，各液相按密度