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講解各種離心機工作原理及應用

作者:卡卡  來源:www.kijomagiday.com  更新時間:2020-02-15 15:24:11  點擊次數:

  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產生的強大的離心力,加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降係數和浮力密度的物質分離開。所以需要利用離心機產生強大的離心力,才能迫使這些微粒克服擴散產生沉降運動。

  離心機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉鼓,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

  離心機緩衝板

  篩藍支架

  離心就是利用離心機轉子高速旋轉產生的強大的離心力,加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降係數和浮力密度的物質分離開。離心機大量應用於化工、石油、食品、製藥、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,可分為過濾離心機、沉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為過濾離心機。

  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。

  適應範圍:固相含量高,固體顆粒較大的懸浮液(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。

  廣泛用於:化工、製藥、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:啟動、加料、過濾、洗滌、甩幹、停車、卸料。周期性,間歇操作。懸浮液在啟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。

  優點:⑴ 對物料適應性強,可用於固液分離、成品脫液、濾餅洗滌。

  ⑵ 結構簡單,製造、安裝、維修、使用成本低。

  ⑶ 運轉平穩,易於實現密閉和防爆。

  缺點:卸料要停車,效率低。

  三足式其它種類:

  ① 三足自動刮刀下部卸料式。

  ② 三足吊出卸料式。

  ③ 三足氣流卸料式。

  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—種離心機為三足式離心機。它具有豎軸、實底和半封閉頂的圓柱狀轉鼓,頂部的圍邊稱為鼓緣,轉鼓支在三足架上,故名三足式離心機。

  在一般情況下,轉鼓罩麵上鑽有很多小孔,內側覆有一層或多層大孔金屬濾網,作為裝在轉鼓中的裳狀濾布的支撐。在啟動前或啟動後,將懸浮液白頂部導入轉鼓,使濾液通過罩麵流出,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,借助於定時器,全部操作均可自動進行。

  2、 上懸式離心機

  主軸支點高於旋轉部件重心的立式過濾離心機.

  廣泛用於:化工、醫藥、輕工、食品等。如:製糖、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,軸帶動轉鼓旋轉。

  工作循環:加料、旋轉分離、洗滌、脫水、卸料、衝洗濾網等。

  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。

  優點:① 對物料適應性強,適應不同濃度的懸浮液。② 加料、卸料不停機,連續運轉,相對效率高。③ 結構相對簡單。

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

  另有結構類型:

  ① 上懸刮刀卸料式。

  ② 上懸自動卸料式。

  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。

  廣泛用於:化工、製藥、輕工、食品等行業。如:食鹽,硫銨,碳酸氫氨,聚氯乙烯等。

  工作原理

  應用

  優點:① 對物料適應性強。可處理粗、中、細顆粒的懸浮液。

  ② 對過濾、洗滌、分離、卸料過程時間可任意調節。

  ③ 運轉連續,速度均勻,效率高。

  缺點:刮刀磨損較快,易產生衝擊。刮刀片工作時受磨損、衝擊和腐蝕作用,最容易損壞,所以要選用耐磨、耐腐蝕、高強度材料製造。

  刮刀結構:① 上懸式刮刀。② 旋轉式刮刀。

  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,液壓係統等。

  廣泛應於:化工、化肥、製藥、製糖等行業。

  優點:① 效率高,產量高,操作穩定。② 可自動上、卸料,實現無人職守。③ 對物料適應性強,適應粗、中顆粒的懸浮液。

  缺點:① 不適應細顆粒懸浮液。② 對濃度波動比較敏感,易產生漏料現象。③ 結構相對複雜。推料盤作往複運動,往複次數:20~30次/分;行程為轉鼓長的   1/10。

  此離心機分類:① 單級活塞推料式離心機。②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,有利於脫水和洗滌。

  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。

  優點:① 結構簡單,體積小,造價低。② 效率高,耗電少。③ 可自動上、卸料,無人職守。

  缺點:① 對物料性質、濃度變化敏感,適應性差。② 物料停留時間不易控製,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、製藥、食品等。

  二、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,液相則沉降在裏層,然後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=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。分為:

  ⑴ 螺旋卸料式沉降離心機(有:臥式;立式)

  ⑵ 刮刀卸料臥式沉降離心機

  ⑶ 三足式沉降離心機

  1、螺旋卸料式沉降離心機

  廣泛用於:化工、石油、冶金、製藥、輕工、食品、汙水處理等,用來處理顆粒粒度 d<10μm 的懸浮液。

  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,重相顆粒沉降到轉鼓內表麵,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。

  螺旋卸料沉降離心機的主要操作參數為: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;主要結構參數為: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。

  螺旋卸料沉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,可用於固體脫液,液體澄清,固體顆粒按粒度分級,以及用於液-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;單機生產能力大(大型機可達190m3/h),操作費用低,占地麵積小。

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

  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。

  作用: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 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,製藥,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

  分離機是沉降式離心分離中的一種類型,用於分離難分離的物料。分離機中的碟式分離機是應用最廣泛的沉降式離心機。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)由位於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)在離心力作用下沉降到碟片上形成沉(或液層)。沉渣沿碟片表麵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為:轉鼓轉數,輕液轉速,輕液與重液分界麵的位置,加料速度等;疊式分離機的主要結構參數為:轉鼓內直徑,當量沉降麵積,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,占地麵積小,生產能力大,適於液-固也適於液-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

  室式分離機是應用比較廣泛的離心沉降設備,用於分離固體含量在2%以下的懸浮液,其結構除轉鼓外其餘部件(如傳動機構、機座、測速裝置、製動器等)與疊式分離機基本相同。

  室式分離機的轉鼓中,一組同心的分離圓筒將轉鼓內空間分割為多個互相串聯的室(即環形空間),轉鼓內空間一般按照各室的徑向間距相等或各室的橫截麵積相等的原則分離。欲澄清的懸浮液進料管加入轉鼓中心,然後由中心向外逐一流過各個室,液體在各室中的流速逐漸減小(在各室的徑向間距相等時)或保持不變(當各室橫截麵積相等時)。由中心向外由於半徑不斷增大,各室分離因素越來越大,故最大的固體顆粒沉積在位於中心的第一室內壁,較細的固體顆粒在外麵的各室沉降。澄清後的液體用向心泵排出轉鼓,排出壓力可達0.28MPa。室式分離機由於轉鼓內安裝了同心的分離圓筒,縮短了固體顆粒的沉降距離並擴大了沉降麵積。與疊式分離機相比其結構較簡單,轉鼓內的零件少,轉鼓容納沉渣的空間較大,可用來分離固體含量稍高的懸浮液,且排除沉渣和清洗轉鼓也比碟式分離機方便。

  管式分離機

  特點:轉速高達  15000 r/min(為高速型分離機)。分離因數 Fr=13205。分離兩相密度大於10  的乳濁液;也可分離固相顆粒d=0.01~1.0μm 或 固相濃度小於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,製動裝置等。

  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。

  管式分離機的分離因素很高,一般在13200-50000;結構小巧緊湊,是應用很廣的沉降式高速離心分離設備。其結構如圖所示。管式分離機為立式結構,可分為澄清型和分離型兩種。澄清型用於含少量固體的懸浮液的澄清,懸浮液從轉鼓下部進入轉鼓,在由下往上的流動過程中,所含固體顆粒沉積在轉鼓內壁,清液從轉鼓上部溢流排出。分離型用於乳濁液的分離,乳濁液在離心力作用下分成重液和輕液兩液層。

  管式分離機適用於固體含量低於1%、固體顆粒小於5um以及固體與液體的密度差很小的懸浮液的澄清;也適用於輕液與重液的密度差小於分散性很高的乳濁液的分離。管式分離機結構較簡單、體積小、運轉平穩,且分離因數很高,能分離難分離的物料,因而廣泛應用於化工、製藥、生物製品的生產、製漆、植物油精製以及礦物油加工等工業部門。

  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;用於高分散物係和膠體物係的分離和粒度分布。

  管式分離機主要缺點是間歇操作,轉鼓容積小,為避免頻繁地停機清除沉渣,用管式分離機分離的物料其固體含量不要超過1%。


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