1、蝶式離心機(jī)生產(chǎn)能力的計算 鄒鑫袁惠新（常州大學(xué)分離工程研究所，江蘇 常州 213016）摘要：本文以中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司的蝶式離心機(jī)為基礎(chǔ)，從不同角度應(yīng)用三種方法推算出蝶式離心機(jī)生產(chǎn)能力的不同計算公式，并通過實(shí)例對其進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：蝶式離心機(jī)；生產(chǎn)能力；計算The Calculation of Production Capacityof Butterfly CentrifugeAbstract：Based on the butterfly centrifuge of Sinopec Yangzi Petrochemical Company,the paper applies thr

2、ee methodsfrom different anglesto figure out the calculation formulae for production capacityof butterfly centrifuge. At the same time, the authors further verifythem through some concrete examples.Keywords：butterfly centrifuge; production capacity; calculation1 前言離心分離一般包括在蝶式、管式、室式等各種分離機(jī)理內(nèi)所進(jìn)行的過程。離心機(jī)

3、是一種利用轉(zhuǎn)鼓帶動物料高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來強(qiáng)化分離過程的分離設(shè)備。本文僅研究在蝶式離心機(jī)內(nèi)所進(jìn)行的離心分離過程。蝶式離心機(jī)的種類和規(guī)格很多，但就其分離過程實(shí)質(zhì)而言，基本上可分為離心澄清和離心分離兩種過程。蝶式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組（有100或100以上的）錐形碟片，間距0.43mm，錐角。碟片上沿錐面周向有3個均布的進(jìn)料孔（孔徑613mm）和3條均布的筋，以此形成碟片間隙。蝶式離心機(jī)的工作過程一般如下：進(jìn)料沿轉(zhuǎn)鼓中心引入（軸向進(jìn)料），以薄層在碟片間沿徑向向內(nèi)流動，在離心力的作用下，顆?；蛑叵喑练e在錐形碟片下表面上，并向下向外滑動，最后甩到轉(zhuǎn)鼓壁上。液體或輕相向中心流動，以溢流流出，。由于碟片將

4、分離室分成若干層，這樣就縮短了顆粒所需完成的沉降路程，從而縮短了沉降時間，加速了離心分離的過程，這就是采用碟片的原因。2 碟式離心機(jī)的生產(chǎn)能力本文所取數(shù)值全部來自中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司蝶式離心機(jī)，具體參數(shù)如下：、（其中離心分離碟片數(shù)為100，離心澄清碟片數(shù)為57）、。如已知碟式離心機(jī)的尺寸及轉(zhuǎn)速，某種固粒臨界直徑為x的液體從碟片周邊進(jìn)入碟片間隙內(nèi)，固相顆粒沿縫隙均勻地分布。從計算觀點(diǎn)看，對處于最不利條件的液體進(jìn)口處，即下碟片上表面處粒度為x固粒的運(yùn)動最為關(guān)心。離心機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)當(dāng)保證在液體流出碟片間隙時，這些固粒要及時沉降到上碟片下表面上。利用圖1來計算生產(chǎn)能力，轉(zhuǎn)鼓工作高度乘上碟片束內(nèi)

5、半徑處的厚度為的微環(huán)面積，為離心機(jī)微分工作容積。圖1 離心機(jī)生產(chǎn)能力計算原理圖離心機(jī)的微分工作容積為： （1）式中 V轉(zhuǎn)鼓的有效容積； r碟片束內(nèi)半徑； b碟片軸向間距； N碟片數(shù)。分離懸浮液在轉(zhuǎn)鼓該微分容積內(nèi)的停留時間（2）式中 Q蝶式分離機(jī)生產(chǎn)能力。（3）在碟片間隙內(nèi)，沉降固粒徑向移動位移S（4）式中 在離心力場中，粒徑為x的固粒的沉降速度（1）方法一在應(yīng)用斯托克斯定律條件時，即當(dāng)Rep<1時，x分散相固粒沉降速度（5）式中 在重力場中，粒度為x的顆粒的沉降速度。將（3）、（5）代入（4），得（6）積分式（6），積分限左邊由0到S，右邊由到（碟片最小和最大半徑），得（7）考慮到，則分

6、離機(jī)生產(chǎn)能力（8）由式（8）可得離心機(jī)的分離生產(chǎn)能力離心機(jī)的澄清生產(chǎn)能力考慮效率系數(shù) （取0.5），離心機(jī)的理論生產(chǎn)能力理論與實(shí)際生產(chǎn)能力之間的誤差方法一中影響生產(chǎn)能力的因數(shù)有轉(zhuǎn)速、碟片數(shù)、碟片的內(nèi)徑、以及錐角等因素，從所得結(jié)果可以看出，在考慮效率系數(shù)的情況下，理論與實(shí)際生產(chǎn)能力之間的誤差為44.54%。（2）方法二等式（3）左邊在0到T，右邊在到范圍內(nèi)積分，得到碟片間顆粒通過的時間T（9）在該時間內(nèi)，分散相顆粒應(yīng)迅速通過徑向路徑,即等于碟片間徑向距離，為碟片間垂直距離。利用離心力場中沉降速度計算公式，建立分散相顆粒相對于液層的徑向運(yùn)動平均速度（10）式中 碟片的平均半徑。顆粒沉降時間t（11

7、）式（9）和（11）右邊部分恒等，得（12）（13）（14）由于，（H碟片束高度，碟片厚度），所以有（15）離心分離階段，碟片的平均半徑離心澄清階段，碟片的平均半徑由式（14）可得離心機(jī)的分離生產(chǎn)能力離心機(jī)的澄清生產(chǎn)能力考慮效率系數(shù)（取0.5），離心機(jī)的理論生產(chǎn)能力理論與實(shí)際生產(chǎn)能力之間的誤差（3）方法三顆粒的沉降速度（徑向）為（16）（17）假定顆粒從某一徑向位置開始沉降，一直到壁面，即徑向位置，則顆粒完成沉降所需要的時間（18）由于式中的計算不方便，人們利用對數(shù)函數(shù)的近似值（19）得（20）式（9）和（20）右邊部分恒等，得（21）（22）（23）其中，。由式（22）可得離心機(jī)的分離生產(chǎn)能

8、力離心機(jī)的澄清生產(chǎn)能力考慮效率系數(shù)（取0.5），離心機(jī)的理論生產(chǎn)能力理論與實(shí)際生產(chǎn)能力之間的誤差方法二、三中影響生產(chǎn)能力的因數(shù)有轉(zhuǎn)速、碟片數(shù)、碟片的內(nèi)徑、以及錐角、碟片間距等因素，與方法一不同的就是把碟片間距對生產(chǎn)能力的影響考慮進(jìn)去了，從所得結(jié)果可以看出，在考慮效率系數(shù)的情況下，理論與實(shí)際生產(chǎn)能力之間的誤差分別為41.91%和42.39%。3 結(jié)論通過實(shí)例分析計算可知，本文所導(dǎo)出的三種碟式離心機(jī)的生產(chǎn)能力計算公式與實(shí)際結(jié)果基本符合，誤差都在百分之四十左右，這在實(shí)際工程應(yīng)用中是可以接受的，當(dāng)然在實(shí)際中也仍需進(jìn)一步改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1 孫啟才.離心機(jī)的原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987:991292 袁惠新.分離工程M.北京：中國石化出版社，2001:1081423 全國化工設(shè)備設(shè)計中心站機(jī)泵技術(shù)委員會.工業(yè)離心機(jī)選用手冊M.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，1999：1892264 范強(qiáng)，孟坤六，孟志