過(guò)濾與分離設(shè)備：離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu)及工作原理

1、5.1 離心機(jī)的典型結(jié)構(gòu)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(jù)不同目的進(jìn)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氣氣相氣固相固固相非均相物系,非均一系(non-homogeneous system): 物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。分離方法機(jī)械方法（Mechanical Method)傳質(zhì)(mass transfer)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

2、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(xué)方法、電學(xué)方法（電解與電離）。 機(jī)械分離方法 （過(guò)濾；離心沉降）物理方法： 比重沉淀方法 （沉降；浮選）分離原理： 在場(chǎng)外力作用下，混合物中各相（如液相和固相）由 于質(zhì)量不同產(chǎn)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(jī)，分離機(jī)） 沉降式： 重力沉降 （如：沙層自由沉降） 離心過(guò)濾（如：過(guò)濾式離心機(jī)） 過(guò)濾式 ： 加壓過(guò)濾 真空過(guò)濾 （如：各種壓濾機(jī)） 深層過(guò)濾 振動(dòng)篩 篩分式： 脫水 浮選式：油水分離；固相漂浮分離。分離方法應(yīng)用：化工、石油、輕工、醫(yī)藥、食

3、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(duì)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(zhì)：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?jǐn)?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(guò)濾式離心機(jī) 細(xì)顆粒懸浮液：粒徑 d 50 m 低濃度懸浮液：濃度 10% 選用沉降式

4、離心機(jī)或過(guò)濾機(jī)過(guò)濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)(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(shí)，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)。常見(jiàn)機(jī)型：三足式，上懸式，刮刀卸料式，活塞卸料式，離心卸 料式等。2. 過(guò)濾式離心機(jī)三足式離心過(guò)濾離心機(jī)活塞卸料過(guò)濾離心機(jī)2.沉降式離心機(jī)原理： 轉(zhuǎn)鼓上無(wú)孔，也無(wú)濾網(wǎng)。懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，因固、液兩相的比

5、重不同，則產(chǎn)生不同的離心慣性力，離心力大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，液相則沉降在里層，然后分別從不同的出口排出，達(dá)到分離的目的。 沉降式離心機(jī)一般轉(zhuǎn)速較高：n=70008000rpm適應(yīng)范圍：固相含量較少，固體顆粒較?。╠ 10 m )。常見(jiàn)機(jī)型：螺旋卸料式。2.沉降式離心機(jī)3.分離機(jī)專指用來(lái)分離液、液相的乳濁液分離機(jī)械。原理： 依據(jù)液、液兩相的密度差，在高速離心力場(chǎng)下，使液液分層，重相在外層，輕相在內(nèi)層，然后分別排出，達(dá)到分離目的。適應(yīng)范圍：乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（d5 m )常見(jiàn)機(jī)型：管式分離機(jī)，室式分離機(jī)，碟式分離機(jī)。3.分離機(jī)非均相物系:懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相

6、物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。 分散相與連續(xù)相分散相：非均相物質(zhì)中處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。如懸浮液中的固體顆粒。連續(xù)相：包圍分散相的處于連續(xù)狀態(tài)的流體。如懸浮液中的液體。分離的依據(jù) 分散相與連續(xù)相之間的物理性質(zhì)的差異。如密度、顆粒外徑等懸浮液中的固相特性形狀尺寸密度懸浮液中的液相特性粘度密度表面張力揮發(fā)性懸浮液特性密度粘度對(duì)分離物料的預(yù)處理對(duì)液相: 降低粘度 脫氣對(duì)固相: 凝聚,絮凝凝聚又叫凝結(jié)，是靠凝聚劑降低或消除固體微粒表面的電荷，從而降低微粒之間的排斥力，促使微粒之間結(jié)合成大顆粒加速沉降，使液體澄清的過(guò)程。人們知道，把混濁的水放進(jìn)缸中，總得靜置一天才能澄清，但在水中添進(jìn)少量的聚

7、丙烯酰胺，水很快就能澄清。這是聚丙烯酰胺把水中的浮懸物膠 結(jié)凝聚加速沉淀的妙用。 像礦井中的水力采礦，估計(jì)1噸水要流失煤粉40公斤。如果利用聚丙烯酰胺處理，在1噸礦井水中就可多 收煤粉39公斤以上。 把聚丙烯酰胺顆粒撤在大田用犁具使其與土壤混合，若遇天雨，就與土壤結(jié)合成水穩(wěn)性團(tuán)塊，改變了土壤結(jié) 構(gòu)，使土壤的吸水能力提高114倍。經(jīng)過(guò)改良后的土壤，能把全年降雨量蓄起來(lái)，以供農(nóng)作物各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期的需要。絮凝使水中懸浮微粒集聚變大，或形成絮團(tuán)，達(dá)到固-液分離的目的，這一現(xiàn)象或操作稱作絮凝。絮凝劑;flocculant 分離的兩種操作：按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過(guò)濾兩種操作。過(guò)濾 是

8、指以某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)，在外力的作用下，流體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而使固體顆粒被截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固體顆粒與流體分離目的的操作。過(guò)濾濾漿 : 被處理的懸浮液。過(guò)濾介質(zhì) :過(guò)濾操作中采用的多孔物質(zhì)。濾液: 通過(guò)介質(zhì)孔道的液體。濾餅: 被截留的固體顆粒。固液分離的動(dòng)力重力, 浮力, 離心力, 真空(負(fù)壓), 壓力, 磁力 過(guò)濾分類(動(dòng)力) 正壓操作負(fù)壓操作重力過(guò)濾離心過(guò)濾Driving force in filtrationPressureVacuumFiltrateFiltrate表面過(guò)濾 Surface Filtration (1) 定義: 若懸浮液中固體顆粒的體積百分?jǐn)?shù)大于1%，則過(guò)濾過(guò)程中在過(guò)

9、濾介質(zhì)表面會(huì)形成固體顆粒的濾餅層，這種過(guò)濾操作稱為表面過(guò)濾。(2) 特點(diǎn): 在表面過(guò)濾中，由于懸浮液中的部分固體顆粒的粒徑可能會(huì)小于介質(zhì)孔道的孔徑，因而過(guò)濾之初會(huì)有一些幼小顆粒穿過(guò)介質(zhì)而使液體渾濁，但顆粒會(huì)在孔道內(nèi)很快發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，并開始形成濾餅層，濾液由渾濁變?yōu)榍宄?。SieveParticles larger than pore size are retained by filter餅層過(guò)濾 在餅層過(guò)濾中，真正起截留顆粒作用的是濾餅層而不是過(guò)濾介質(zhì)，在餅層過(guò)濾過(guò)程中，濾餅會(huì)不斷增厚。過(guò)濾的阻力隨之增加，在推動(dòng)力不變下，過(guò)濾速度會(huì)愈來(lái)愈小。1.不可壓縮性濾餅： 構(gòu)成濾餅的顆粒是不易變形的堅(jiān)

10、硬固體顆粒，顆粒結(jié)構(gòu)不隨操作壓差的改變而變，固其單位厚度床層的流動(dòng)阻力可認(rèn)為是恒定的，如硅藻土，碳酸鈣等。 2. 可壓縮性濾餅構(gòu)成濾餅的固體顆粒易變形，濾餅空隙率隨操作壓差的增大而變小，如AL（OH）3等。深層過(guò)濾Depth Filtration 當(dāng)懸浮液中固體顆粒的百分?jǐn)?shù)在0.1%以下且固體顆粒的粒度很小時(shí)，將懸浮于液體中的固體顆粒截留在床層內(nèi)部且過(guò)濾介質(zhì)表面不生成濾餅的過(guò)濾稱為深層過(guò)濾。The “Torturous Path”Depth Filtration A form of filtration where the particles travel past the surface o

11、f the filter and are trapped within the depth of the media深層過(guò)濾適用范圍: 深層過(guò)濾適用于浮液中固體顆粒的體積百分?jǐn)?shù)小于0.1%，且固體顆粒粒徑較小的場(chǎng)合深層過(guò)濾特點(diǎn): 深層過(guò)濾中，由于懸浮液的粒子直徑小于床會(huì)孔道直徑，所以粒子隨著液體一起流入床層內(nèi)的曲折通道，在穿過(guò)此曲折通道時(shí)，因分子間力和靜電作用力的作用，使懸浮粒子粘附在孔道壁面上而被截留。過(guò)濾介質(zhì)表面不生成濾餅，且整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中過(guò)濾阻力不變。Surface Filtration & Depth Filtration動(dòng)態(tài)過(guò)濾 dynamic filtration 餅層過(guò)濾中，餅層

12、不斷增厚，阻力亦不斷增加，在推動(dòng)力（如壓強(qiáng)差）保持不變時(shí)則過(guò)濾速率會(huì)不斷變小。 為了在過(guò)濾過(guò)程中限制濾餅的增厚，Tller于1977年提出了被稱為動(dòng)態(tài)過(guò)濾的新過(guò)濾方式。動(dòng)態(tài)過(guò)濾dynamic filtration 定義: 動(dòng)態(tài)過(guò)濾可描述為料漿沿過(guò)濾介質(zhì)表面作高速流動(dòng)，使得濾餅在剪切力的作用下不會(huì)增厚，這樣就可維持較高的過(guò)濾能力。特點(diǎn): 動(dòng)態(tài)過(guò)濾中，濾液與料漿呈錯(cuò)流（交錯(cuò)流動(dòng)）。 動(dòng)態(tài)過(guò)濾需多耗機(jī)械能，且不能得到含量高的濾餅，操作中因料漿粘度不斷增加，過(guò)大的阻力可能使電機(jī)過(guò)載.因此使用動(dòng)態(tài)過(guò)濾需十分謹(jǐn)慎。Cross-Flow FiltrationWine葡萄酒Retentate保留物Filter

13、ed Wine已過(guò)濾的葡萄酒過(guò)濾介質(zhì) 定義: 過(guò)濾介質(zhì)是一種多孔物質(zhì)，它是濾餅的支承物，它應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力，過(guò)濾介質(zhì)的孔道直徑往往會(huì)大于懸浮液中一部分顆粒的直徑過(guò)濾介質(zhì)種類: 工業(yè)上常用的過(guò)濾介質(zhì)主要有以下幾類：1、織物介質(zhì)，又稱濾布，它由棉、毛、絲、麻等天然纖維及由各種合成纖維制成的織物，以及由玻璃絲、金屬絲等織成的濾網(wǎng)。2、粒狀介質(zhì)：包括細(xì)紗、木炭、石棉、硅藻土等細(xì)小堅(jiān)硬的顆粒狀物質(zhì)，多用于深床過(guò)濾。3、多孔道固體介質(zhì)：它是具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷，多孔塑料及多孔金屬制成的板式管。4. 濾芯5. 薄膜濾網(wǎng)編織網(wǎng)板式網(wǎng): 化學(xué)刻蝕,電鑄Weave-Wir

14、e ScreenWeave-Wire Screen蝕刻技術(shù)廣泛應(yīng)用于集成電路、精確過(guò)濾等方面。 電鑄成型過(guò)濾篩有多種優(yōu)勢(shì)。其中最大的優(yōu)勢(shì)是精準(zhǔn)的孔徑尺寸和可控制的篩孔形狀。我們目前的產(chǎn)品包括從3至1500微米，公差+/-2微米的過(guò)濾篩。 板網(wǎng)板網(wǎng)Perforated Cylinder楔型網(wǎng)楔型網(wǎng)楔型網(wǎng)多層網(wǎng)泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)是一種三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型鑄造用的過(guò)濾材料, 具有強(qiáng)度高，耐溫性能好（氧化鋯過(guò)濾網(wǎng)能耐1750度，碳化硅耐溫達(dá)1540度），孔隙率高，不與金屬液發(fā)生反應(yīng)。泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng) 泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)能深層過(guò)濾和吸附幾微米的夾渣,使鑄件有更好的綜合性能和更光潔的表面還可降低鑄件廢品率。 塑料

15、疊片濾袋 Liquid filter bags 濾芯 Filter Elements Porous Symmetric MembranesAsymmetric MembranesDense LayerPorous supportFiber SupportSpiral-Wound ModuleFlow INSpacerMembranePermeateConcentrateFrom Catalog of TorayHollow FiberOutside In VS Inside OutFrom Catalog of Toray主要過(guò)濾機(jī)品種帶式過(guò)濾機(jī) 板框過(guò)濾機(jī)葉片過(guò)濾機(jī)精密過(guò)濾機(jī)帶式真空過(guò)濾機(jī)

16、連續(xù)水平真空帶式過(guò)濾機(jī)1 、加料、過(guò)濾、洗滌、卸渣，濾布再生可連續(xù)自動(dòng)完成。 2、穩(wěn)定的真空度，可滿足較低水分的濾餅要求。 3、真空室采用超高分子材料制造，自潤(rùn)滑性能及密封性能好、摩擦系數(shù)小。 帶式真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾面積 (m2)濾帶有效寬度 (mm)過(guò)濾有效長(zhǎng)度 (mm)整機(jī)總長(zhǎng)L (mm)機(jī)身寬度W (mm)機(jī)身高度h (mm)重量 (t)真空耗量m3/min帶式真空過(guò)濾機(jī)帶式真空過(guò)濾機(jī)帶式壓榨過(guò)濾技術(shù)帶式壓榨過(guò)濾技術(shù)作為對(duì)傳統(tǒng)固液分離技術(shù)的一種革命,最早是由西德人于1963年首先研制成功的。由于帶式壓榨過(guò)濾機(jī)具有生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、濾餅含水率低、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn),引起了世界各國(guó)的重視

17、,紛紛投入大量的人力、物力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究開發(fā)。真空-壓榨過(guò)濾機(jī) 真空-壓榨過(guò)濾機(jī)BELT FILTER PRESS Belt Filter PressDY系列帶式壓榨過(guò)濾機(jī)應(yīng)用： 污水處理: 包括造紙廢水、印染廢水、電鍍污水、皮革污水、金屬加工污水、浮選尾煤渣、城市混合污泥、城市剩余混合污泥、混合污泥真空-壓榨過(guò)濾機(jī)真空預(yù)脫水，S形擠壓，大大提高脫水效率。物料可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)平，逆流洗滌?？蚣苁浇Y(jié)構(gòu)，機(jī)型組裝靈活。細(xì)粘，可壓縮物料過(guò)濾性能優(yōu)越。 連續(xù)水平真空帶式過(guò)濾機(jī)在使用過(guò)程中Rotary Vacuum Filter真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾器1。濾漿槽2。過(guò)濾室3。轉(zhuǎn)鼓4。濾餅 A.過(guò)濾區(qū)B洗

18、滌區(qū)C脫液區(qū)D卸料區(qū) 真空過(guò)濾自清洗過(guò)濾器Self-cleaning Filter國(guó)外廠家情況 自清洗過(guò)濾器的發(fā)源地是以色列，源于以色列屬于極度缺水的國(guó)家，他們首先發(fā)明自清洗過(guò)濾器并用于農(nóng)業(yè)噴灌、滴灌，逐漸發(fā)展到工業(yè)及各行各業(yè)，慢慢銷往世界各地。目前已在世界80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)廣泛應(yīng)用。 以色列規(guī)模的品牌有FILTOMAT AmiadArkal美國(guó)有影響的公司美國(guó)歐銳公司 Orival 美國(guó)全自動(dòng)過(guò)濾器公司（AUTOMATIC FILTERS,INC.）美國(guó)施羅德工業(yè)公司（Schroeder）美國(guó)RPA工藝流程技術(shù)公司（RPA Process Technologies） 國(guó)外著名廠商及其產(chǎn)品以色

19、列福特馬特（FILTOMAT）:已有上萬(wàn)臺(tái)福特馬特（FILTOMAT）自清洗過(guò)濾器應(yīng)用在世界60多個(gè)國(guó)家和地區(qū) 的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政等各種行業(yè)。自1996年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，有數(shù)千臺(tái)自清洗 過(guò)濾器先后成功應(yīng)用在中國(guó)冶金、電力、化工、輕工、汽車、市政及農(nóng)業(yè)等行業(yè)。 以色列 Amiad 過(guò)濾系統(tǒng) 其適用范圍包括：供水、冷卻水、水處理和廢水?？捎糜谝韵鹿I(yè)：化工業(yè)、石化業(yè)、電廠、采礦業(yè)、塑料行業(yè)、鋼鐵業(yè)、食品工業(yè)、造紙業(yè)、紡織業(yè)、水處理業(yè)、市政供水，如醫(yī)院、商業(yè)中心、高層建筑、飯店、高爾夫球場(chǎng)、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等等.以色列阿科ARKAL 公司ARKAL 公司是疊片過(guò)濾技術(shù)的創(chuàng)始者， 美國(guó)Orival（歐銳）公司 近20幾年以來(lái)，以其在自清洗過(guò)濾專業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品成功地為冶金、化工、煉油、石化、食品、制糖、采 礦、造紙、電力、電子、汽車、飛機(jī)、制藥以及污水處理、暖通空調(diào)、草皮和農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域的用戶解決了過(guò)程水過(guò)濾自動(dòng)清洗過(guò)濾的難題，贏得了用戶的信賴， 美國(guó)全自動(dòng)過(guò)