離心機工程技術的(de)發展(zhǎn)曆程

2015-08-31 10:10:584804小(xiǎo)打印

    離心機是利用(yòng)離心力,分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各(gè)組分的機械。


    離心機主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開;或將乳濁液中兩種密度不同,又互不相溶的液體分開(例如從牛(niú)奶中分離出奶油);它也可用於排除(chú)濕固體中的液(yè)體,例如用洗衣(yī)機甩幹濕衣服;特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物;利用不同密(mì)度或粒度的固(gù)體顆粒在液體中沉降速度不同(tóng)的特點,有的沉降離心機還可對固體顆粒(lì)按(àn)密(mì)度或粒度進行分級。


    離心機大量應用於化工、石(shí)油、食品、製(zhì)藥、選(xuǎn)礦、煤炭、水處理和船舶等部門。


    中國古代(dài),人們用繩索的一端係住陶罐,手握繩(shéng)索的另一端,旋轉甩動陶罐(guàn),產生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜,這(zhè)就是離心分離(lí)原理的(de)早期(qī)應用。


    工業離心機誕生(shēng)於歐洲,比如19世紀中(zhōng)葉(yè),先後出現紡(fǎng)織品脫水(shuǐ)用的三足(zú)式離心機,和製糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間(jiān)歇操作和人工排渣的。


    由於卸渣機構的改進,20世(shì)紀30年代出現了連續操作的離心機,間歇操作離心機也因實現了自動控製而得到發展(zhǎn)。


    工業用(yòng)離心機按結構和分(fèn)離要求,可分為過濾離心機、沉降離心機和分離機三類。


    離心機(jī)有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉鼓,通常由電動機驅動。懸浮液(或(huò)乳濁液)加(jiā)入轉鼓後,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心力作用下各組分分離,並分別排出(chū)。通常,轉鼓轉速越(yuè)高,分離效果也越好。


    離心分離機的(de)作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過(guò)濾是使懸浮液在(zài)離心力場下產生的離(lí)心壓力,作用在過(guò)濾介質上,使液體通過過濾介質成為濾(lǜ)液,而固體顆粒被截留在過(guò)濾介質(zhì)表麵(miàn),從而實現液(yè)-固分離;離心沉降是(shì)利用懸浮(fú)液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現液-固(或液- 液)分離。


    還有一類實驗分析用的分離機,可進行液(yè)體澄清和(hé)固體顆粒富集,或液-液(yè)分離,這類(lèi)分離機有常壓、真空、冷凍條件下操作的不(bú)同結構(gòu)型式。


    衡量離心分離機分(fèn)離性能的重(chóng)要指標是分離因數。它表示被分離物料(liào)在轉鼓內所受的離心力與(yǔ)其重力的比值,分離因數越大,通常分離(lí)也越迅速,分離效(xiào)果(guǒ)越好。工(gōng)業(yè)用離(lí)心分離(lí)機的(de)分離因數一般為100~20000,超速(sù)管式分離機的分(fèn)離因(yīn)數(shù)可高達62000,分析用超速分離機的(de)分離因數最高達610000。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作麵積,工作麵積大處理能力也大。


    過(guò)濾離心機和沉降離心(xīn)機,主要依(yī)靠加大(dà)轉鼓(gǔ)直徑來擴大轉(zhuǎn)鼓圓周上的工(gōng)作麵;分離機除轉(zhuǎn)鼓圓周壁外,還有附加工作麵,如碟式分離機的碟片和室式離機的內筒,顯著增大(dà)了沉降(jiàng)工作麵。


    此外,懸浮液中固體(tǐ)顆粒(lì)越(yuè)細則分離越(yuè)困(kùn)難,濾(lǜ)液或分(fèn)離(lí)液(yè)中帶走的細顆粒會增加(jiā),在這(zhè)種情況下,離心分離機需要有較高的分離因數才能有(yǒu)效地分離;懸浮液中液體粘度大時,分離速度減慢;懸浮液或乳(rǔ)濁液各組分的密度(dù)差大,對離心沉降有利,而懸浮液離心過濾則(zé)不要求各組分有密度差。


選擇離心分離機須根據(jù)懸浮(fú)液(yè)(或乳(rǔ)濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體(或兩種液(yè)體)的(de)密度差、液體粘度、濾(lǜ)渣(或沉渣)的特性,以及分離的要求等進行綜(zōng)合分析(xī),滿足對濾渣(沉渣)含濕量和濾液(分離液(yè))澄清度的(de)要求,初步(bù)選擇采用哪一類(lèi)離(lí)心分(fèn)離機。然後按處(chù)理量和對操作的自(zì)動化要(yào)求,確定離心機的類(lèi)型和規格,最後經(jīng)實際試驗驗證。


    通常,對(duì)於含有粒度(dù)大於0.01毫米顆粒的懸浮液,可選用過濾離心(xīn)機;對於懸浮液(yè)中顆粒細小或可壓縮變形的,則宜選用沉降離心機;對於懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體(tǐ)澄清度要求高時(shí),應選用分離機。


    離心分(fèn)離機(jī)未(wèi)來的發展趨勢將是(shì)強化分離性能、發展大型的離心分離機、改進卸渣機構(gòu)、增加專用和組(zǔ)合轉鼓離心機、加強分離理論研究和研究離心分離過程最佳化控製技術等。


    強化分離性能包(bāo)括提高轉鼓轉速;在離心分離過程中增加新的推動力(lì);加(jiā)快推渣速度;增大轉鼓長度使離心沉降分離(lí)的時間(jiān)延長等。發展大型的(de)離(lí)心(xīn)分離機,主要是加(jiā)大轉鼓直徑和采用雙麵轉鼓提高處理(lǐ)能力使處理單位體積物料的設備(bèi)投資、能耗和維修費降低。理論研究方麵(miàn),主要研究(jiū)轉鼓內流體流動狀況和濾渣形成機理,研究最小分離度和處理能力的計算方法。


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