1、離 心 機Centrifugal Machine,5.1 離心機的典型結構及工作原理,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，根據不同目的進行定向分離。,液固相,液液相,液液固相,氣液相,氣液液相,氣液固相,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、化學方法、電學方法（電解與電離）。 機械分離方法 （過濾；離心沉降）

2、 物理方法： 比重沉淀方法 （沉降；浮選） 物理分離原理： 在場外力作用下，混合物中各相（如液相和固相）由 于質量不同產生“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，分離機） 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） 過濾式 ： 加壓過濾 真空過濾 （如：各種壓濾機） 深層過濾 振動篩 篩分式： 脫水 浮選式：油水分離；固相漂浮分離。 分離方法應用：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。,5.1.1 分離物料的特性 分離的對象：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

3、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：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（可用重量百分數、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% 選用過濾式離心機 細顆粒懸浮液：粒徑 d 50 m 低濃度懸浮液：濃度 10% 選用沉降式離心機或過濾機,過濾式離心機,沉降式離心機,(二).乳濁液 定義：由液體和懸浮于其中的一種或數種其它液體所組成的系統(tǒng)， 稱為乳濁液。 其中： 主液體相為

4、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，水為主液相，油為分散相。 分散相液珠直徑：一般：0.1 d 0.40.5 m 液珠直徑再大時會分層。,乳濁液兩相濃度發(fā)生變化時，主液相與副液相可以相互轉換。 物理性質： 濃度，液珠大小，粘度，布朗運動系數等。 乳濁液分離難度較大，一般選用高速分離機進行，依靠高速旋轉把不同比重的液體分離開來。 如：管式分離機；碟片式分離機。 轉速：n=400015000 r/min,（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。

5、 1.顆粒尺寸： 常用粒徑 d 表示 d 50 m 粗顆粒 5 d 50 m 中等顆粒 d 5 m 細顆粒 粒徑的測量方法有：當量球徑；當量圓徑；統(tǒng)計直徑。,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數表示。 粒度分布表達方式： 用總粒度數表示。 用單位長度上的粒度數表示。 用單位面積上的粒度數表示。 用單位體積內的粒度數表示。 3.顆粒形狀： 固體顆粒形狀一般不規(guī)則、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。,5.1.2 分離原理及離心機分類 (一)分離因數 離心分離原理： 利用轉鼓旋轉產生的離心慣性力，把懸浮液、乳濁液 及其

6、它物料分離或濃縮。 （1）離心慣性力 Fk,分離因數 Fr 定義：顆粒自身離心慣性力與其重力之比，為分離因數 分離因數： 分離因數Fr是表示離心機分離能力的主要指標，是一個重要性能參數。 Fr 值越大，表明分離效果越好。 R 轉鼓直徑增大 Fr 及Fk方法 轉鼓轉速提高(當結構一定時, 效果更好),(2) .物料產生的離心壓力 任意半徑處離心壓力： 轉鼓壁上離心壓力：r = R (離心壓力最大，R為轉鼓內徑）,(二) .離心機分類 分為三類： 共同特點： 體積小，結構緊湊，分離效率高，生產能力大，附屬設備少。,過濾式離心機,沉降式離心機,分離機,5.2 過濾式離心機,5.2.1 過濾式離心機

7、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。 共有五種類型。,三足式過濾離心機,上懸式離心機,臥式刮刀卸料離心機,臥式活塞卸料離心機,離心慣性力卸料式離心機,范圍： 固體顆粒較大 的懸浮液 （d 10m),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。 適應范圍：固相含量高，固體顆粒較大的懸浮液（d 10m)。,活塞卸料過濾離心機,（1）三足式過濾離心機 一種人工上部上料式離心機。 廣泛用于：化工、制藥、食品、輕工等行業(yè)。 結構：轉鼓、濾網、主軸、軸承、底盤

8、、外殼、三根支柱、 皮帶傳動、電機等。,三足式過濾離心機,工作順序：啟動、加料、過濾、洗滌、甩干、停車、卸料。周期 性，間歇操作。 懸浮液在啟動后逐漸加入轉鼓內，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。,分離原理三足自動刮刀下部卸料式,優(yōu)點： 對物料適應性強，可用于固液分離、成品脫液、濾餅洗滌。 結構簡單，制造、安裝、維修、使用成本低。 運轉平穩(wěn)，易于實現密閉和防爆。 缺點：卸料要停車，效率低。 三足式其它種類： 三足自動刮刀下部卸料式。 三足吊出卸料式。 三足氣流卸料式。 三足活塞上部卸料式。,（2）上懸式離心機 廣泛用于： 化工、醫(yī)藥、輕工、食

9、品等。如：制糖、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(huán)： 加料、旋轉分離、洗滌、脫水、 卸料、沖洗濾網等。 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(xù)，但周期性變化。,上懸式離心機,上懸式離心機,上懸軸承結構,優(yōu)點： 對物料適應性強，適應不同濃度的懸浮液。 加料、卸料不停機，連續(xù)運轉，相對效率高。 結構相對簡單。 缺點：加料、卸料時要減速，運轉具有周期性。 主軸較長，易產生撓曲變形。 另有結構類型： 上懸刮刀卸料式。 上懸自動卸料式。,（3）,臥式刮刀卸料離心機,工作循環(huán)：在高速運轉下加料、過濾

10、、洗滌、分離、卸料。 工作特點：高速連續(xù)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。,臥式刮刀卸料離心機,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： 對物料適應性強?？商幚泶?、中、細顆粒的懸浮液。 對過濾、洗滌、分離、卸料過程時間可任意調節(jié)。 運轉連續(xù)，速度均勻，效率高。 缺點： 刮刀磨損較快，易產生沖擊。 刮刀片工作時受磨損、沖擊和腐蝕作用，最容易損壞，所以要選用耐磨、耐腐蝕、高強度材料制造。 刮刀結構： 上懸式刮刀。 旋轉式刮刀。,（4）,臥式活塞卸料離心機,（

11、4）臥式活塞卸料離心機 工作循環(huán)：在全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干，活塞連續(xù)推卸料。 工作特點：勻速連續(xù)運轉，自動連續(xù)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，布料斗，空心軸，推桿，復合油缸，機殼，機 座，液壓系統(tǒng)等。,廣泛應于：化工、化肥、制藥、制糖等行業(yè)。 優(yōu)點： 效率高，產量高，操作穩(wěn)定。 可自動上、卸料，實現無人職守。 對物料適應性強，適應粗、中顆粒的懸浮液。 缺點： 不適應細顆粒懸浮液。 對濃度波動比較敏感，易產生漏料現象。 結構相對復雜。 推料盤作往復運動，往復次數：2030次/分；行程為轉鼓長的 1/10。 此離心機分類： 單級活塞推料式離

12、心機。 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，有利于脫水和洗滌。,（5） 錐籃型離心機,離心慣性力卸料式離心機,（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(huán)：全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干、卸料。 工作特點：在全速下工作，自動連續(xù)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。,離心慣性力： 向上分力： 篩網面上正壓力及摩擦力： f 1摩擦系數，即濾渣與篩網之間摩擦。 自動卸料條件： 自動卸料條件為：轉鼓半錐角的正切必須大于摩擦系數。 如：LI800型錐籃式離

13、心機：=32.5,優(yōu)點： 結構簡單，體積小，造價低。 效率高，耗電少。 可自動上、卸料，無人職守。 缺點： 對物料性質、濃度變化敏感，適應性差。 物料停留時間不易控制，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、制藥、食品等。,5.3 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，液相則沉降在里層，然后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=70008000rpm 適應范圍：固相含量較少，固體顆粒較?。╠ 10 m )。 常見機

14、型：螺旋卸料式。,分為：螺旋卸料式沉降離心機（有：臥式；立式） 刮刀卸料臥式沉降離心機 三足式沉降離心機 （1）螺旋卸料式沉降離心機 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 d10m 的懸浮液。 工作特點：連續(xù)加料、分離、卸料，全速運轉，轉速較高 n=70008000rpm。,結構： 轉鼓，螺旋輸送器，變速器，進料管，帶輪，外殼，過載保護裝置，液位調節(jié)裝置等。 轉鼓轉速為 n b由電機直接帶動，轉鼓上只有卸料口。 螺旋輸送器轉速 n S由轉鼓驅動行星差速器帶動，轉向與轉鼓相同。 n S n b 為正差轉速（一般機型） n S n b 為負差轉速。,兩者轉差

15、率： 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(huán)行液 池，重相顆粒沉降到轉鼓內表面，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。 主要部件 1.轉鼓：種類：圓筒形；圓錐形；筒錐組合形。 長徑比：12（或11.5）。圓錐筒錐角1011； 易于輸渣錐角：518。 轉鼓材料：不銹鋼，高強不銹鋼，鈦鋼，玻璃鋼。 一般轉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，內管，進料室。 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，表面一般要堆焊硬質合金（鈷鉻合金；鈷

16、鎳合金； 碳化鎢）,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：實現轉鼓與螺旋輸送器之間的差速（變速），傳遞大扭矩。 驅動方法：電機經三角帶輪，帶動轉鼓旋轉（轉速 n b)，由行星輪變速器變速 后，帶動螺旋輸送器轉動（轉速 ns)。一般： n b n S 。 特點：行星輪變速器可是現同軸傳動，轉向相同，任意傳動比，大扭矩。 4.過載保護裝置：分電控機械式；機械液壓式；機械式。 圖736 為電控機械式。,（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。 功用：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

17、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 要求洗滌或干燥處理，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。 功用：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

18、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。,5.4 分 離 機,種類： （1）管式分離機 （2）碟式分離機 用來分離液-液相的 乳濁液分離機械。,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，然后分別排出，達到分離目的。 適應范圍：乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（d5 m ) 常見機型：管式分離機，

19、室式分離機，碟式分離機。 用途：油料，油漆，制藥，化工等。 如：油水分離，蛋白質，青霉素，香精油等分離。,（1）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。分離兩相密度大于10 的乳濁液； 也可分離固相顆粒d=0.011.0m 或 固相濃度小于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，制動裝置等。,管式分離機原理圖,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，輕相液體在里層。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,轉鼓與軸的轉速較高，要克服因轉鼓不平衡而產生的振動，則上下軸承必須采用減振性能良好的撓性軸承。,下部軸承： 用酚醛夾布樹脂制造，成為撓性滑動軸承，可降低臨界轉速，達到自動對中。滑動軸承與軸套可上下滑動。,上部軸承： 球面形自對中滑動軸承，注入高壓油，形成油膜潤滑。此軸承的優(yōu)點為對中性好，振幅小。,管式轉鼓： 采用高強度材料制造，增大轉鼓直徑，提高處理量和分離因數 轉鼓還可制造為能耐內壓的密封轉鼓，使乳濁液在壓力作用下分離，同樣能提高處理