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离心机
过程流体机械及控制
第五章 离心机
离心机的典型结构及工作原理11
过滤与沉降离心机22
离心机的选型33
菜单
第一节 离心机的典型结构及工作原理
X非均一系的分离及离心机的典型结构
X分离因数和离心力场的特点
X过滤离心机的有关计算
菜单
一 非均一系的分离及离心机的典型结构
X分离物料分类
5 均一系
混合物的分离基本属于传质的内容,其基本
方法
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就是
在均一系溶液中设置第二个相,使要分离的物质转移到
该相中来。其力学过程是微观的内力作用过程。
5 非均一系
混合物的分离,一般采用机械方法,其基本原理就是
将混合物置于一定的力场之中,利用混合物的各个相在
力场中受到不同的力从而到较大的“相重差”使其分离,
其力学过程是宏观的“场外力”作用过程。
菜单
X机械分离
浮选
沉降
过滤
筛分
重力沉降
离心沉降
真空过滤
离心过滤
加压过滤
深层过滤
机械分离
菜单
5 浮选
5是在悬浮液内释放出足够的空气(或其它气体),
并以气泡形式粘附于固体颗粒
表
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面,使颗粒籍气体
浮力升到液面,再将固体颗粒加以刮离。
5产生气体气泡的方法有:
分散法、溶入法和电解法。
5浮选在矿物分离方面早已应用,在造纸、炼油和污
水处理等方面也是一种有效的固液分离方法。
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5 沉降
5是利用固-液两相或液-液两相密度差来进行分离的
操作,根据力场的不同分为重力沉降和离心沉降;
5重力沉降:在重力场中利用固、液相密度差进行
固、液分离。它分为澄清和浓缩。在澄清器中可以
得到固量很少的澄清液,在浓缩机中可以得到含液
两很少的浓缩物。
5离心沉降:有密度差的固、液或液、液混合物在离
心惯性力的作用下进行的沉降分离。它氛围旋流器
和沉降离心机。
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5 过滤
5使悬浮液通过多孔性介质(过滤介质)而使固、液
两相分离的操作。根据推动力的不同可将过滤分为
真空过滤、加压过滤、离心过滤及深层过滤。
5真空过滤、加压过滤:悬浮液中的液相在压强差推
动下通过过滤介质达到固液分离。
5离心过滤:悬浮液中的液相在离心惯性力的作用下
通过过滤介质达到固液分离。
5深层过滤:用厚层粒状介质(如沙)的大量孔隙来
捕集液相中微量固体颗粒。
5 筛分
5将含有不同粒状、片状或块状物料,通过多孔介质
(筛)进行脱水或分级。
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离心机的分类分离过程的分类
X离心机的分离过程及分类
5 离心机是利用转鼓旋转产生离心力,来实现悬浮液、乳
浊液及其它物料的分离或浓缩的机器。它具有结构紧
凑、体积小、分离效率高、生产能力大及附属设备少等
特点。
离心过滤
离心沉降
离心分离
过滤式离心机
沉降式离心机
分离机
菜单
5 沉降式离心机
5转鼓内的悬浮液随转
鼓高速旋转,密度大
的离心力大沉降到转
鼓壁上,密度小的沉
降在里层,将两相分
别引出可达到分离目
的。转鼓无孔,无过
滤介质。
5适用于悬浮液含固量
(浓度)较少,固体
颗粒较小的悬浮液的
分离。
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5 过滤式离心机
5高速旋转的转鼓上开有许
多小孔,并衬有多孔过滤
介质,转鼓内的悬浮液受
离心力作用液相经过滤渣
层、过滤介质、壁上小孔
连续排出,固相沉积下来
成为滤渣。
5适用于含固量较高、固体
颗粒较大的悬浮液的 分
离。悬浮液在离心力场中
所受离心惯性力比重力大
千百倍,加速了过滤的速
度,可得到较干的滤渣。
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5 分离机
5与沉降式原理相同,但转
速高,体积小。
5专指分离两相互不相溶的
乳浊液或含为量固体的乳
浊液,因液、液两相密度
差较小,必须加强离心力
场(高转速),使液-液
两相分层,中相在外层,
轻相在内层,在通过一定
装置将重、轻两相分别引
出机外,以达到分离的目
的。
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二 分离因数和离心力场的特点
X分离因素:
为离心加速度与重力加速度之比值,它是离心
机的重要性能参数,转鼓内物料所受的离心惯性
力与物料的位置有关,即与半径有关。分离因素
通常是指内鼓最大半径处的值。分离因数是表示
离心机分离能力的主要指标。分离因素越大,分
离效果越好。
2 /rF R gω= (5-1)
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1 离心力场的特点
X物料在离心力场中所受的离心力比重力场大几百
至几万倍。
X重力加速度为常数,故重力场强度不变,离心力
场的强度随半径R变,R增加,Fr增加。
X装有物料的容器,在绕自身对称轴回转时中间液
面会凹下去,角速度足够大时,液面与容器壁面
平行,物料分布情况与轴线空间位置无关,转鼓
位置可任意布置。
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2 离心液压
X离心机工作时,处于转鼓中的液体和固体去了
层,在离心力场的作用下,将给转鼓内壁以相当
的压力,称为离心液压。
X离心液压不仅作用在转鼓壁上,同时也作用在顶
盖和鼓底上。计算转鼓的强度时必须把离心液压
考虑进去。
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3 离心机的分类
X按分离因素分类:
5 常速离心机(Fr<3500)
5 高速离心机(Fr=3500~5000)
5 超高速离心机(Fr>5000)
X按分离原理与结构分类:
5 过滤式离心机
5 沉降式离心机
5 分离机
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X过滤式分离机
5 三足式离心机
5 三足式自动卸料离心机
5 卧式刮刀卸料离心机
5 离心力卸料离心机
5 卧式活塞推料离心机
5 卧式刮刀卸料离心机
5 振动卸料和进动卸料离心机
5 螺旋卸料离心机
5 螺旋卸料沉降-过滤组合离心机
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X沉降式离心机
5 螺旋卸料离心机
5 复合离心机
5 管式分离机及室式分离机
5 处理气-液-固三相混合物的沉降式离心机
5 蝶式分离机
5 螺旋卸料沉降-过滤组合离心机
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三 过滤离心机的有关计算
X过滤机理
5 滤渣的形成
滤渣和过滤介质有较大的曲率,过滤面积随半径而变
化,而滤渣不仅在液体作用下,而且还在滤渣骨架质量
力作用下受到压紧。
5 滤渣的压紧
被离心分离的物料实际上是两相物系,而且开始时固
体颗粒排列并不紧凑,彼此间有极少的接触点。
5 滤渣的机械干燥
在颗粒接触处和颗粒的表面上保留有毛细管力和分子
力所保持的液体。其中一部分在离心力、惯性和流经滤
渣的空气流的作用下向滤网方向从一个接头处移向另一
个接头处。
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过滤计算
X过滤基本方程
5 q—滤液的表观流速;
5 Rm—介质阻力;
5 α—滤饼比阻;
5 m—滤渣重;
5 μ—液体的粘度;
5 V—滤液总容积;
5 t—时间;
5 P2—过滤饼上游表面处压力。
2
( )m
pdV q
Adt m Rμ α= = + (5-2)
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X影响因数分析:
5 介质阻力Rm : 假设介质阻力Rm是常量。
5 滤饼比阻α :与固粒的形状和粒度分布,刚度以及滤饼
结构、进料料浆固相浓度和过滤初速度有关。
5 过滤压力: 对可压缩滤饼,增加压力可使颗粒受压缩
而变形,随之过滤阻力变大,α值随之改变。
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过滤离心机的操作循环
X 第一加速阶段
将转鼓加速到加料所需要的速度,
需用时间是制造厂选定的。
X 加料阶段
在选择加料速度时,主要考虑需用
功率可供利用功率之间的平衡,其次考
虑滤饼的均匀分布,防止不平衡加料的
出现,为使滤饼均匀分布。
X 第二加速阶段
在加料停止后,转鼓就可加速到最
高操作速度,以尽可能快的过滤母液,
这个加速时间是选定的,但受电动机特
性的控制。
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过滤离心机的操作循环
X 洗涤阶段
目的为了获得纯净的固体产物,由
于洗涤紧接在过滤之后进行,对固定的
滤饼层来说,洗涤液穿过滤饼的路线基
本上沿着原来过滤时形成的孔隙结构流
出。
X 甩干阶段
目的是尽量降低离心过滤或洗涤后
的滤饼中最终含液量或称残留液量。
X 减速阶段
减速阶段的操作线斜率与驱动系统
的类别和使用特性有关,与制动系统吸
收能量的速率也有关。
X 卸料阶段
决定于在卸料速度时可供转动转鼓
的扭矩,所卸滤饼的特性以及卸料用的
刮刀或其他装置的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
特点。
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第二节 过滤与沉降离心机
过滤离心机
三足式离心机
沉降离心机
螺旋卸料离心机
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一 过滤离心机-三足式离心机
X结构
菜单
菜单
X工作原理
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X特点:SG系列离心机除具有三足式离心机的传统优点外,
还具有如下特点
5 采用手动刮刀下部卸料,提高了生产效率。
5 采用刮刀低速卸料,延长了使用寿命。
5 物料接触零部件均采用1Crl8Ni9Ti不锈钢制造,可耐一般酸性腐
蚀。
X用途:SG系列三足式离心机适用于粘度大、亲水性强、难
分离的含中细度的颗粒状或纤维状物的悬浮液介质的分
离;也适用于糊状、固状介质的分离;并广泛应用于纺织
品、食品脱水。
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X技术参数
三足式离心机的主要技术参数包括转鼓直径、
转速、分离因数及转鼓容量等项。目前国内外生
产的三足式离心机参数一般范围如下:
5 转鼓直径 255~2000 mm
5 主轴转速 3500~500 r/min
5 分离因数 210~225
5 转鼓容量 3.4~1800L
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二 沉降离心机-螺旋卸料离心机
X结构:由一
柱锥形转
鼓、螺旋推
料器、行星
差速器、机
壳和机座等
零部件组成
X原理
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X特点
5 具有自动、连续操作,无滤网和滤布,能长期运转,维修方便;
5 应用范围广(固相脱水,液相澄清,分离固相密度比液相轻的悬浮
液,液—液—固分离,粒度分级等);
5 对物料的适应性较大,结构紧凑,易于密封;
5 单机生产能力大。
X用途:应用范围广(固相脱水,液相澄清,分离固相密度
比液相轻的悬浮液,液—液—固分离,粒度分级等)。能
分离含更细颗粒的悬浮液。它广泛应用于合成纤维树脂、
聚氯乙烯、碳酸钙、滑石粉、淀粉生产和污水处理等生产
过程。
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X技术参数
5 固相粒度 0.005~2 mm
5 悬浮液容积浓度 1%~50%
5 生产能力最大可达 190 m3/h(悬浮液)
5 转鼓直径 160~1600mm
5 转鼓长径比 1~4.2
5 转鼓半锥角 5°~18°
5 液池深度与直径的比 0.05~0.2
5 转鼓与螺旋的转差 转鼓转速的0.2%~3%
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第三节 离心机的选型
X选型的原则
X选型的依据
X选型的基本方法
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一 选型的原则
X对固-液分离流程系统有比较全面的分析和了解。
X要对被分离物料的特性有充分的了解
X要满足分离任务和要求
X要考虑经济性
X选型的原则可归纳为:工艺流程、物料特性、分
离任务、经济性等四个需要满足和适应的方面。
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二 选型的依据
X分离任务:包括处理量的规模,操作方式和分离
目的等。
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X物料特性:包括固相颗粒、密度、液相密度、粘
度、悬浮液浓度等。
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三 选型的基本方法
X
表格
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法:为满足生产任务的要求,必须根据分离物料的性
质和分离任务,即依据各项的实际情况,按所给表格根据
一些特殊要求以及其他条件逐步筛选。
X图表法:用图表法选择离心机比较粗糙,只能根据悬浮液
的固相浓度和固相颗粒的粒子尺寸进行离心机的选择,但
它可以与前节的表格法配套使用,相互参考和补充。
X综合选型及各种机种联用:
在下列情况下可以联用:材料性质特殊;对分离任务有
特殊要求的情况;有些分离机械往往对物料条件有一定要
求,才能达到其较佳分离性能。
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各类分离机的适应性
表格法选型举例
X待分离物料的处理量为8m3/h,间歇式生产,固体需洗涤,
使用表格法选分离机械。
5 查图5-49中分离任务分类得:
处理量: b;操作方式:d;分离目的:h;
5 查表5-6,满足此三项要求的有:
1带垂直滤液的加压过滤机;2带水平滤液的加压过滤机;9水平
带式真空过滤机;11压滤机;12刮刀卸料过滤离心机;14上悬式或
三足式离心机;18带压榨隔膜的压滤机。
5 根据被分离物料的沉降实验进一步筛选。
若实验得物料的特性为图5-50、5-51的:B、E、G、K,则从表中
再剔除1及11。
5 根据其它要求如挥发性、腐蚀性剔除9、18,根据价格选12获14,
由厂家报价及提供的服务、质量、运行情况决定一种。
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本章要点
X离心机的分类
X分离因素与离心力场的特点
X过滤分离的原理、过程
X离心机典型结构(沉降与过滤)
X离心机的选型原则、选型方法
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过程流体机械及控制
过程流体机械及控制
第五章 离心机
第一节 离心机的典型结构及工作原理
一 非均一系的分离及离心机的典型结构
二 分离因数和离心力场的特点
1 离心力场的特点
2 离心液压
3 离心机的分类
三 过滤离心机的有关计算
过滤计算
过滤离心机的操作循环
过滤离心机的操作循环
第二节 过滤与沉降离心机
一 过滤离心机-三足式离心机
二 沉降离心机-螺旋卸料离心机
第三节 离心机的选型
一 选型的原则
二 选型的依据
三 选型的基本方法
各类分离机的适应性
表格法选型举例
本章要点
过程流体机械及控制