过程流体机械课件：离心机

1第三章离心机均相物系：均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。非均相物系：非均相混合物。物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系，含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。2第三章离心机离心机是利用离心力场的作用来分离非均匀物系(液—固、液—液、液—液—固）的一种通用机械。与其它分离机械相比，离心机具有分离效率高、体积小、密封可靠、附属设备少等优点。33.1离心分离的基本知识3.2过滤式离心机3.3沉降式离心机3.4分离机3.5离心机功率的确定3.6离心机的主要零部件3.7离心机的选型第三章离心机43.1离心分离的基本知识一、概述从液相均相物系或非均相物系中分离出各个相分，有物理方法、化学方法、电学方法等。机械分离是物理方法的一种。机械分离筛分过滤（液体通过，固体颗粒被截留）沉降（液体与液体或固体颗粒分层）浮选5过滤式离心机：转鼓壁上有许多小孔，壁上铺有过滤介质（筛网）。此种离心机适用于含固量较高、固体颗粒较大的悬浮液。一、概述转鼓滤饼滤布滤网过滤式离心机工作原理6沉降式离心机：转鼓无孔。密度不同而离心惯性力不同。适用于悬浮液中含固量较少，固体颗粒较小的情况。一、概述7分离机：专指分离两互不相溶的乳浊液或含微量固体的乳浊液。一、概述81.分离因数二、离心力场的基本特性grmgmrFr22重力离心惯性力分离因数与转鼓内半径成正比，与转鼓转速的平方成正比。分离因数越大，分离效果越好。提高转速比增加半径对提高分离效果的作用更大。92.离心压力二离心力场的基本特性drgrygrmgmrdrdytg222由于合力方向与液面垂直：102.离心压力二、离心力场的基本特性012220110,02,2,0rrgHgHrrHyrr，yrr：时时边界条件112.离心压力二、离心力场的基本特性当转速较高时，液体表面成平行于轴线的同心圆柱面，离心力远大于重力，设计时可忽略重力，因此，转鼓可水平放置或倾斜放置。122.离心压力二、离心力场的基本特性物料密度mfmfrrp)(22022)(22022maxrRpmf在半径r处的离心压力：在转鼓内半径R处，离心压力达到最大值：133.离心沉降过程①沉降速度二、离心力场的基本特性液体与颗粒间相对速度液相黏度；μ分离因数重力沉降速度；固相和液相密度ρ颗粒直径；ρ湍流区过渡区层流区uFudFuuRFuuRFurd：uRrglsprgeprgeprglSpep,:)102500(:)5001(18)()1(2154.1122143.离心沉降过程②干涉沉降过程二、离心力场的基本特性当固相浓度很高时，会出现干涉沉降。uu2η2—干涉系数，与颗粒直径、转鼓直径、雷诺数等有关。153.离心沉降过程③分离最小颗粒直径（经验公式）二、离心力场的基本特性密度差)(1008.34126rTdc确定最小直径后，可以确定沉降式离心机的分离因数Fr.423109crgdTF163.离心沉降过程④极限液流速度二、离心力场的基本特性0.340.6661比例系数摩擦系数fFuffwrgz极限进料量rgpvFudrRffq71212max))((1174.离心过滤过程过滤速率（单位时间内获得的滤液体积）二、离心力场的基本特性恒压离心过滤；恒定恒速离心过滤。进料速度不变::)()(21)()(21212002212020221222rRARAVacrRARAVacrrdtdvmmSmmS184.离心过滤过程二、离心力场的基本特性恒压过滤特点：①滤饼不断变厚；②阻力逐渐增加；③推动力Δp恒定；④过滤速率逐渐变小。恒速过滤特点：要求推动力Δp随过滤时间成直线增加先恒速后恒压过滤是工业中常用的一种过滤方法。195.分离效率①总分离效率ET二、离心力场的基本特性BmBsmsTsqq：E固相回收率固相的质量浓度沉渣、分离液和进料中和进料的质量流量分离后的沉渣、分离液液相脱除率BBlBmmlmsBmBlmlTlqqqqq：E,,,,)1()1(s205.分离效率②综合分离效率EC对于浓缩而言，应使沉渣含液量尽可能低。二、离心力场的基本特性sTscBmBsmssWEEqqW综合分离效率：沉渣带液率：)1()1(215.分离效率②综合分离效率EC对于澄清而言，应使分离液中的固相尽可能低。二、离心力场的基本特性lTlCBmBlmllWEEqqW综合分离效率：分离液固相带失率：221.按分离因数分类①常速离心机：分离因数3500，其转鼓直径较大，转速较低，一般为过滤式。②高速离心机：分离因数在3500～50000，一般为沉降式和分离式。③超高速离心机：分离因数50000，一般称为分离机。三、离心机分类232.按分离过程分类①过滤式离心机②沉降式离心机③分离机三、离心机分类243.按运转方式分类①间歇运转式：离心机的加料、分离、卸渣过程是在不同转速下间歇进行的。②连续运转式：在全速条件下，加料、分离、洗涤、卸渣等过程全速进行，生产能力较大。三、离心机分类间歇运转式循环254.按卸料方式分类①人工卸料②重力卸料③刮刀卸料④活塞推料⑤螺旋卸料⑥振动卸料⑦离心力卸料三、离心机分类26离心机的分离效率除了与离心机的型式及操作有关外，还与所分离的原料液特性有关。即与悬浮液、乳浊液及固体颗粒的特性有关。悬浮液是液相和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。乳浊液是由液相及悬浮在其中的一种或数种其它液体所组成的多相系统。四、原料液特性271.悬浮液特性包括悬浮液固相颗粒的浓度以及固相和液相的特性。悬浮液中固体颗粒较大，浓度较高时，选择过滤式离心机，否则选择沉降式离心机。悬浮液中颗粒的聚集状态，静电力的作用以及颗粒密度的分布都影响分离效果；液体的物理性质，如密度、粘度和表面张力也会影响分离效果。四、原料液特性282.乳浊液特性当乳浊液内浓度发生变化时，可能会发生两相转变，即分散的液珠变成连续相，原来的连续相变成分散相。乳浊液的粘度因浓度不同而改变，发生两相转变时的粘度最大。乳浊液的性质，如液珠大小及分布、浓度、布朗运动及电现象都会影响分离效果。液珠直径大、浓度小、粘度小的乳浊液易分离。四、原料液特性293.固体颗粒的特性在固液分离中，颗粒的大小、粘度分布、形状、密度、表面性质等与分离效果密切相关。在悬浮液中，颗粒越小，比表面积越大，越难分离；颗粒表面硬度较高时，比较稳定，不易破碎，最终分离效果好。四、原料液特性30预处理的目的在于改变原料液的性质，提高分离设备的生产能力，降低分离操作成本。1.凝聚和絮凝凝聚：细小颗粒合并面较大颗粒。引起凝聚作用的有电解质的作用、温度变化、浓度变化、光学作用及长时间的渗析等，以电解质作用为主。絮凝：利用高分子聚电解质对溶胶进行处理，使微细胶体粒子形成较大的絮状凝块。五、原料液的预处理312.液相的预处理包括加热处理、脱气处理和调节表面张力处理。提高温度、降低液体粘度是工业生产中提高分离效率简便而有效的方法。3.对固液混合物整体的预处理包括冷冻和融化、超声波和机械振动等。4.固相增浓对于固相颗粒较细的悬浮液，提高固相浓度可改变过滤性能。五、原料液的预处理323.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用1.三足式离心机工作过程：启动、加料、过滤、洗涤、卸料。工业上常用的有人工上部卸料离心机和下部自动刮刀卸料机。333.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用1.三足式离心机人工上部卸料离心机343.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用1.三足式离心机1下部自动刮刀卸料离心机353.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用1.三足式离心机三足式离心机的优点在于对物料的适应性强，可分离微米级的细颗粒，且结构简单、制造方便、成本低廉、运转平稳；但是间歇操作，生产能力低，劳动强度大。363.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及2.上悬式离心机用于分离中等及较细颗粒的悬浮液。上悬式离心机分为机械卸料和重力卸料型。自动卸料的条件：滤渣的重力及其惯性力沿锥形转鼓母线向下的分力大于滤渣和鼓壁之间的摩擦力。应用373.2过滤式离心机上悬式离心机383.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用３.卧式刮刀卸料离心机1.主轴2.外壳3.转鼓4.刮刀机构5.加料管6.提刀油缸7.卸料斜槽8.机座9.油泵电机393.2过滤式离心机其主轴要求短而粗，从而保证主轴和刀杆的刚性，以利于全速卸料。优点是各工序在全速下进行，产量大，分离和洗涤效果好，对物料的适应性强；缺点是刮刀破坏固体颗粒、振动较大，刮刀磨损严重，不适用于容易堵塞滤网而物料无法再生的情况。一、过滤式离心机的特点及应用３.卧式刮刀卸料离心机403.2过滤式离心机卧式刮刀卸料离心机413.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用４.卧式活塞卸料离心机是一种连续运转、自动操作、液压脉动卸料的过滤式离心机。单级双级423.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用４.卧式活塞卸料离心机优点是效率高、产量大、操作稳定可靠，滤渣破碎程度小，功率消耗均匀；但只适用于粗、中颗粒的的分离，对悬浮液的浓度特别敏感，易产生漏液现象。对滤液澄清度要求较高的悬浮液及胶状物料不宜采用，也不适用于有较高摩擦系数物料的分离。433.2过滤式离心机卧式活塞卸料离心机443.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用５.离心惯性力卸料离心机是一种自动连续卸料离心机，分为立式和卧式两种。453.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用５.离心惯性力卸料离心机自动卸料的条件：转鼓半锥角的正切值必须大于滤渣与滤网的摩擦系数。结构简单、连续操作；但对物料的性质及浓度的变化很敏感，适应性较差，物料停留时间不易控制。463.2过滤式离心机立式离心卸料离心机卧式离心卸料离心机473.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用６.振动卸料离心机具有锥形转鼓。多用于颗粒较大，易过滤的物料，因为这类物料的分离因数较低（因分离因数低对滤网的要求也低），且无需控制湿渣的湿含量。483.2过滤式离心机振动卸料离心机493.2过滤式离心机一、过滤式离心机的特点及应用7.螺旋卸料离心机转鼓及输料螺旋，以一定的差速同向高速旋转，液相穿过滤网排出转鼓。固相在转鼓内形成滤渣，滤渣在离心力的锥面分力和输料螺旋的共同作用下排出转鼓。503.2过滤式离心机螺旋卸料离心机513.2过滤式离心机二、过滤式离心机的生产能力过滤式离心机的过滤过程基本上分为固定床滤饼过滤（三足式、上悬式、卧式刮刀卸料等）和流动床薄层滤饼过滤（活塞卸料式、离心卸料式、震动卸料式、螺旋卸料式等）两种。确定固定床过滤间歇式操作的离心机的生产能力时，首先要计算每个操作循环所需时间t，它等于过滤时间tf，脱水时间td和辅助时间ta之和。523.2过滤式离心机过滤、脱水的滤液量，dfdflQQtQQq二、过滤式离心机的生产能力生产能力:单位时间内获得的滤液体积。按滤液计生产能力：tLrRtQqSS)(202按悬浮液量计生产能力：533.３沉降式离心机一、沉降式离心机的特点及应用1.三足式沉降离心机人工上卸料沉降离心机543.３沉降式离心机一、沉降式离心机的特点及应用2.刮刀卸料离心机553.３沉降式离心机一、沉降式离心机的特点及应用３.卧式螺旋卸料离心机1.加料管2.进料孔3.螺旋内筒4.沉渣5.悬浮液6.溢流口7.螺旋8.沉渣出口9.集渣口10.集液室563.３沉降式离心机一、沉降式离心机的特点及应用３.卧式螺旋卸料离心机全速运转、连续进料和分离。通过调节溢流口位置，机器转速、转鼓与螺旋输送器的转速差及进料速度，可达到不同的分离要求。573.３沉降式离心机卧式螺旋卸料离心机583.３沉降式离心机二、沉降式离心机的生产能力沉降式离心机的生产能力是把所分离的