離心機(jī)

CentrifugalMachine1整理課件

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〕

混合物的別離在多種行業(yè)中都存在，根據(jù)不同目的進(jìn)行定向別離。液—固相液—液相液—液—固相氣—液相氣—液——液相氣—液—固相2整理課件別離目的：⑴獲得有用的固相，排掉液相?！踩纾哼x煤，制藥，制糖，制堿，食品等〕⑵獲得有用的液相，排掉固相?！踩纾涸炀疲扑?，榨油，食品等〕⑶別離固相與液相，均收回或排掉。〔如：污水處理，造紙，選煤等〕⑷別離液—液相，均收回或不收回?！踩纾河退畡e離，燃料油提純等〕3整理課件別離方法：物理方法、化學(xué)方法、電學(xué)方法〔電解與電離〕。

機(jī)械別離方法〔過濾；離心沉降〕物理方法：比重沉淀方法〔沉降；浮選〕物理別離原理：在場外力作用下，混合物中各相〔如液相和固相〕由于質(zhì)量不同產(chǎn)生“相重差〞，從而得到別離。4整理課件物理別離種類：離心沉降〔如：沉降式離心機(jī)，別離機(jī)〕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(jī)〕過濾式：加壓過濾真空過濾〔如：各種壓濾機(jī)〕深層過濾振動(dòng)篩篩分式：脫水浮選式：油水別離；固相漂浮別離。別離方法應(yīng)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整理課件5.1.1別離物料的特性

別離的對(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6整理課件懸浮液的特性：物理性質(zhì)：密度〔濃度〕、粘度、外表張力等。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〕⑴粗顆粒懸浮液：粒徑d>50m⑵高濃度懸浮液：濃度＞10%選用過濾式離心機(jī)⑶細(xì)顆粒懸浮液：粒徑d<50m⑷低濃度懸浮液：濃度＜10%選用沉降式離心機(jī)或過濾機(jī)7整理課件過濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)8整理課件(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<0.4~0.5

m

液珠直徑再大時(shí)會(huì)分層。

9整理課件乳濁液兩相濃度發(fā)生變化時(shí)，主液相與副液相可以相互轉(zhuǎn)換。物理性質(zhì)：濃度，液珠大小，粘度，布朗運(yùn)動(dòng)系數(shù)等。乳濁液別離難度較大，一般選用高速別離機(jī)進(jìn)行，依靠高速旋轉(zhuǎn)把不同比重的液體別離開來。如：管式別離機(jī)；碟片式別離機(jī)。轉(zhuǎn)速：n=4000~15000r/min10整理課件〔三〕固體顆粒

定義：在懸浮液中不分解的顆粒為固體顆粒。顆粒的表示方法：顆粒尺寸，顆粒分布，顆粒形狀。1.顆粒尺寸：常用粒徑d表示d>50m粗顆粒5<d<50m中等顆粒d<5m細(xì)顆粒

粒徑的測量方法有：當(dāng)量球徑；當(dāng)量圓徑；統(tǒng)計(jì)直徑。

11整理課件2.粒度分布：用不同粒徑的顆粒在顆粒群中各自所占的比例或百分?jǐn)?shù)表示。

粒度分布表達(dá)方式：⑴用總粒度數(shù)表示。⑵用單位長度上的粒度數(shù)表示。⑶用單位面積上的粒度數(shù)表示。⑷用單位體積內(nèi)的粒度數(shù)表示。3.顆粒形狀：固體顆粒形狀一般不規(guī)那么、多種多樣、不同物體顆粒,形狀不同。

常見有：球形，橢圓形，扁圓形，片形，雪花形等等。12整理課件5.1.2別離原理及離心機(jī)分類(一)別離因數(shù)離心別離原理：利用轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力，把懸浮液、乳濁液及其它物料別離或濃縮。

〔1〕離心慣性力Fk

13整理課件別離因數(shù)Fr定義：顆粒自身離心慣性力與其重力之比，為別離因數(shù)別離因數(shù)：別離因數(shù)Fr是表示離心機(jī)別離能力的主要指標(biāo)，是一個(gè)重要性能參數(shù)。Fr值越大，說明別離效果越好。R↑轉(zhuǎn)鼓直徑增大Fr↑及Fk↑方法ω↑轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速提高(當(dāng)結(jié)構(gòu)一定時(shí),ω↑效果更好)14整理課件(2).物料產(chǎn)生的離心壓力任意半徑處離心壓力：轉(zhuǎn)鼓壁上離心壓力：r=R(離心壓力最大，R為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑〕15整理課件(二).離心機(jī)分類

分為三類：共同特點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，別離效率高，生產(chǎn)能力大，附屬設(shè)備少。過濾式離心機(jī)沉降式離心機(jī)別離機(jī)16整理課件5.2

過濾式離心機(jī)5.2.1過濾式離心機(jī)

依靠濾網(wǎng)和離心力作用的離心機(jī)為過濾離心機(jī)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：濾網(wǎng)、轉(zhuǎn)鼓。共有五種類型。三足式過濾離心機(jī)上懸式離心機(jī)臥式刮刀卸料離心機(jī)臥式活塞卸料離心機(jī)離心慣性力卸料式離心機(jī)范圍：固體顆粒較大的懸浮液〔d>10μm)17整理課件過濾式離心機(jī)原理：轉(zhuǎn)鼓壁上有許多小孔，壁內(nèi)有過濾網(wǎng)〔濾布〕，懸浮液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)旋轉(zhuǎn)，靠離心力把液相甩出篩網(wǎng)，而固相顆粒被篩網(wǎng)截留，形成濾餅，從而實(shí)現(xiàn)固、液別離。適應(yīng)范圍：固相含量高，固體顆粒較大的懸浮液〔d>10μm)。18整理課件19整理課件活塞卸料過濾離心機(jī)20整理課件〔1〕三足式過濾離心機(jī)一種人工上部上料式離心機(jī)。廣泛用于：化工、制藥、食品、輕工等行業(yè)。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓、濾網(wǎng)、主軸、軸承、底盤、外殼、三根支柱、皮帶傳動(dòng)、電機(jī)等。三足式過濾離心機(jī)21整理課件工作順序：啟動(dòng)、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(dòng)后逐漸參加轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，物料在離心力場作用下，液體經(jīng)濾布〔濾網(wǎng)〕及轉(zhuǎn)鼓孔甩出，固體那么被截留在濾網(wǎng)內(nèi)，形成濾餅。22整理課件別離原理——三足自動(dòng)刮刀下部卸料式23整理課件24整理課件優(yōu)點(diǎn)：⑴對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可用于固液別離、成品脫液、濾餅洗滌。⑵結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修、使用本錢低。⑶運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)密閉和防爆。缺點(diǎn)：卸料要停車，效率低。三足式其它種類：①三足自動(dòng)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。25整理課件〔2〕上懸式離心機(jī)廣泛用于：化工、醫(yī)藥、輕工、食品等。如：制糖、鹽、葡萄糖等。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓固定在細(xì)長軸下端，軸上端有軸承懸掛機(jī)構(gòu)與電機(jī)相聯(lián)，軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。工作循環(huán)：加料、旋轉(zhuǎn)別離、洗滌、脫水、卸料、沖洗濾網(wǎng)等。工作特點(diǎn)：低速上部加料，全速別離、洗滌、脫水，低速下部卸料。轉(zhuǎn)速連續(xù)，但周期性變化。上懸式離心機(jī)26整理課件上懸式離心機(jī)27整理課件上懸軸承結(jié)構(gòu)28整理課件優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)不同濃度的懸浮液。②加料、卸料不停機(jī)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，相對(duì)效率高。③結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。缺點(diǎn)：①加料、卸料時(shí)要減速，運(yùn)轉(zhuǎn)具有周期性。②主軸較長，易產(chǎn)生撓曲變形。另有結(jié)構(gòu)類型：①上懸刮刀卸料式。②上懸自動(dòng)卸料式。29整理課件〔3〕臥式刮刀卸料離心機(jī)30整理課件工作循環(huán)：在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下加料、過濾、洗滌、別離、卸料。工作特點(diǎn)：高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，間歇加料和卸料?？商幚泶?、中、細(xì)顆粒的懸浮液。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓，濾網(wǎng)，加料管，刮刀機(jī)構(gòu)，卸料槽，外殼，主軸，機(jī)體，電機(jī)。臥式刮刀卸料離心機(jī)31整理課件廣泛用于：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(diǎn)：①對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)?？商幚泶?、中、細(xì)顆粒的懸浮液。②對(duì)過濾、洗滌、別離、卸料過程時(shí)間可任意調(diào)節(jié)。③運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)，速度均勻，效率高。缺點(diǎn)：刮刀磨損較快，易產(chǎn)生沖擊。

刮刀片工作時(shí)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(qiáng)度材料制造。刮刀結(jié)構(gòu)：①上懸式刮刀。②旋轉(zhuǎn)式刮刀。32整理課件〔4〕臥式活塞卸料離心機(jī)33整理課件〔4〕臥式活塞卸料離心機(jī)工作循環(huán)：在全速下連續(xù)加料、別離、洗滌、甩干，活塞連續(xù)推卸料。工作特點(diǎn)：勻速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)連續(xù)加料，液壓脈動(dòng)活塞卸料，可實(shí)現(xiàn)無人職守，自動(dòng)操作。結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓，篩網(wǎng)，推料盤，布料斗，空心軸，推桿，復(fù)合油缸，機(jī)殼，機(jī)座，液壓系統(tǒng)等。34整理課件35整理課件36整理課件37整理課件廣泛應(yīng)于：化工、化肥、制藥、制糖等行業(yè)。優(yōu)點(diǎn)：①效率高，產(chǎn)量高，操作穩(wěn)定。②可自動(dòng)上、卸料，實(shí)現(xiàn)無人職守。③對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)粗、中顆粒的懸浮液。缺點(diǎn)：①不適應(yīng)細(xì)顆粒懸浮液。②對(duì)濃度波動(dòng)比較敏感，易產(chǎn)生漏料現(xiàn)象。③結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。推料盤作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)次數(shù)：20~30次/分；行程為轉(zhuǎn)鼓長的1/10。此離心機(jī)分類：①單級(jí)活塞推料式離心機(jī)。②多級(jí)活塞推料式離心機(jī)——每級(jí)轉(zhuǎn)鼓短，推渣容易，濾渣層薄，濾渣停留時(shí)間長，有利于脫水和洗滌。38整理課件〔5〕

——錐籃型離心機(jī)離心慣性力卸料式離心機(jī)39整理課件〔5〕離心慣性力卸料式離心機(jī)又稱：錐籃離心機(jī)。此離心機(jī)種類：立式錐籃型；臥式錐籃型。工作循環(huán)：全速下連續(xù)加料、別離、洗滌、甩干、卸料。工作特點(diǎn)：在全速下工作，自動(dòng)連續(xù)加料、卸料，無專門的卸料裝置。結(jié)構(gòu)：錐形轉(zhuǎn)鼓，濾網(wǎng)，進(jìn)料管，分配器，主軸，機(jī)殼，隔振器，電機(jī)等。40整理課件離心慣性力：向上分力：篩網(wǎng)面上正壓力及摩擦力：

f1——摩擦系數(shù)，即濾渣與篩網(wǎng)之間摩擦。自動(dòng)卸料條件：自動(dòng)卸料條件為：轉(zhuǎn)鼓半錐角α的正切必須大于摩擦系數(shù)。如：LI—800型錐籃式離心機(jī)：α=32.5°41整理課件優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價(jià)低。②效率高，耗電少。③可自動(dòng)上、卸料，無人職守。缺點(diǎn)：①對(duì)物料性質(zhì)、濃度變化敏感，適應(yīng)性差。②物料停留時(shí)間不易控制，易產(chǎn)生跑液。濾渣移動(dòng)原理：〔忽略顆粒的重力作用〕廣泛應(yīng)用：化工、小化肥、制藥、食品等。

42整理課件5.3沉降式離心機(jī)原理：轉(zhuǎn)鼓上無孔，也無濾網(wǎng)。懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，因固、液兩相的比重不同，那么產(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，液相那么沉降在里層，然后分別從不同的出口排出，到達(dá)別離的目的。沉降式離心機(jī)一般轉(zhuǎn)速較高：n=7000~8000rpm適應(yīng)范圍：固相含量較少，固體顆粒較小〔d<10μm)。常見機(jī)型：螺旋卸料式。43整理課件分為：⑴螺旋卸料式沉降離心機(jī)〔有：臥式；立式〕⑵刮刀卸料臥式沉降離心機(jī)⑶三足式沉降離心機(jī)〔1〕螺旋卸料式沉降離心機(jī)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d<10μm的懸浮液。工作特點(diǎn)：連續(xù)加料、別離、卸料，全速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速較高n=7000~8000rpm。44整理課件45整理課件結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓，螺旋輸送器，變速器，進(jìn)料管，帶輪，外殼，過載保護(hù)裝置，液位調(diào)節(jié)裝置等。

轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為nb——由電機(jī)直接帶動(dòng)，轉(zhuǎn)鼓上只有卸料口。螺旋輸送器轉(zhuǎn)速nS——由轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動(dòng)行星差速器帶動(dòng)，轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)鼓相同。nS＞nb為正差轉(zhuǎn)速〔一般機(jī)型〕nS＜nb為負(fù)差轉(zhuǎn)速。46整理課件兩者轉(zhuǎn)差率：工作原理：懸浮液由中心進(jìn)入，在離心力作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個(gè)環(huán)行液池，重相顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外表，形成沉渣，由螺旋葉片推到轉(zhuǎn)鼓小端排除。轉(zhuǎn)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1.轉(zhuǎn)鼓：種類：圓筒形；圓錐形；筒錐組合形。長徑比：1~2〔或1~1.5〕。圓錐筒錐角10°~11°；易于輸渣錐角：5°~18°。轉(zhuǎn)鼓材料：不銹鋼，高強(qiáng)不銹鋼，鈦鋼，玻璃鋼。一般轉(zhuǎn)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(nèi)管，進(jìn)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，外表一般要堆焊硬質(zhì)合金〔鈷鉻合金；鈷鎳合金；碳化鎢〕47整理課件3.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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器之間的差速〔變速〕，傳遞大扭矩。驅(qū)動(dòng)方法：電機(jī)經(jīng)三角帶輪，帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)〔轉(zhuǎn)速nb)，由行星輪變速器變速后，帶動(dòng)螺旋輸送器轉(zhuǎn)動(dòng)〔轉(zhuǎn)速ns)。一般：nb<nS。特點(diǎn)：行星輪變速器可是現(xiàn)同軸傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向相同，任意傳動(dòng)比，大扭矩。4.過載保護(hù)裝置：分電控機(jī)械式；機(jī)械液壓式；機(jī)械式。圖7—36為電控機(jī)械式。

48整理課件〔2〕沉降—過濾式離心機(jī)轉(zhuǎn)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。功用：懸浮液進(jìn)入沉降段，進(jìn)行沉降別離，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(jìn)行過濾和脫水。2.過濾段：形式為圓柱形，有濾網(wǎng)和篩孔。功用：沉渣在此段經(jīng)篩網(wǎng)過濾，液體被別離，濾渣由左端大孔排出。濾渣假設(shè)要求洗滌或枯燥處理，那么中心孔通入洗滌液或蒸汽，在過濾段洗滌濾渣。篩網(wǎng)反新：由反吹管通入壓縮空氣或清水，反吹篩網(wǎng)，使之反新。49整理課件〔3〕螺旋—碟片式離心機(jī)機(jī)構(gòu)：臥式螺旋卸料離心機(jī)和蝶片別離機(jī)兩局部組成。功用：螺旋卸料離心機(jī)把固、液別離；蝶片別離機(jī)把液體進(jìn)一步處理，可獲得澄清度很高的液相產(chǎn)品。轉(zhuǎn)鼓：由主別離室和輔助別離室兩局部組成。主別離室：為臥式螺旋離心機(jī)，主要進(jìn)行固、液別離，大局部固體顆粒被別離出來，由螺旋輸送器排出。輔助別離室：為蝶片式別離機(jī)，對(duì)液體進(jìn)一步別離，別離出更細(xì)小的顆粒。工作原理：懸浮液由中心管進(jìn)入螺旋離心機(jī)段，靠高速下的離心力固體顆粒與液體別離開來，沉渣由輸送器從小端排出孔排出。液體由離心機(jī)大端溢流孔進(jìn)入蝶片式別離機(jī)，再次進(jìn)行固液別離，細(xì)小顆粒由周邊孔排出，高澄清度液體由中部溢流孔〔9〕排出。

50整理課件51整理課件5.4分離機(jī)

種類：〔1〕管式別離機(jī)〔2〕碟式別離機(jī)用來別離液-液相的乳濁液別離機(jī)械。52整理課件別離機(jī)工作原理：依據(jù)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(nèi)層，然后分別排出，到達(dá)別離目的。適應(yīng)范圍：乳濁液別離，含微量固體顆粒的乳濁液〔d<5μm)常見機(jī)型：管式別離機(jī)，室式別離機(jī)，碟式別離機(jī)。用途：油料，油漆，制藥，化工等。如：油水別離，蛋白質(zhì)，青霉素，香精油等別離。53整理課件〔1〕管式別離機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高達(dá)15000r/min〔為高速型別離機(jī)〕。別離因數(shù)Fr=13205。別離兩相密度大于10的乳濁液；也可別離固相顆粒d=0.01~1.0μm或固相濃度小于1%的懸浮液。結(jié)構(gòu)：管狀轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為105mm，轉(zhuǎn)鼓長730mm，撓性主軸，上下軸承室，機(jī)殼，機(jī)座，制動(dòng)裝置等。54整理課件管式別離機(jī)原理圖工作原理：乳濁液由底部進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在高速離心力作用下將兩種液體別離。重相液體在外層，輕相液體在里層。重相液體經(jīng)轉(zhuǎn)鼓上噴口卸出，輕相液體經(jīng)別離頭中心到流道排出。55整理課件管式別離機(jī)轉(zhuǎn)鼓與軸的轉(zhuǎn)速較高，要克服因轉(zhuǎn)鼓不平衡而產(chǎn)生的振動(dòng)，那么上下軸承必須采用減振性能良好的撓性軸承。56整理課件下部軸承：用酚醛夾布樹脂制造，成為撓性滑動(dòng)軸承，可降低臨界轉(zhuǎn)速，到達(dá)自動(dòng)對(duì)中。滑動(dòng)軸承與軸套可上下滑動(dòng)。57整理課件上部軸承：

球面形自對(duì)中滑動(dòng)軸承，注入高壓油，形成油膜潤滑。此軸承的