化工机器离心机.pptx
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1. 第二章 离 心 机 Centrifugal Machine
2.1 离心机的典型结构及工作原理
• 混合物种类： （称非均一系；非均匀液体）
混合物的分离在多种行业中都存在，根据不同目的进行定向分离。
• 分离目的：
⑴ 获得有用的固相，排掉液相。 （如：选煤，制药，制糖，制碱，食品等）
⑵获得有用的液相，排掉固相。 （如：造酒，制药，榨油，食品等）
用途：油料，油漆，制药，化工等。 如：油水分离，蛋白质，青霉素，香精油等分离。
分离物料的特性
分离的对象：非均匀混合物（非均一系） 非均匀混合物种类
悬浮液
（一）悬浮液
乳浊液
固体颗粒
定义：由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统称为悬 浮液。
其中：液相为主相，称为连续相。 固体颗粒为副相，称为分散相。
悬浮液的特性： 物理性质：密度（浓度）、粘度、表面张力等。 固相比： 固液浓度比。
适应范围：固相含量高，固体颗粒较大的悬浮液（d >10μm)。
2、离心沉降过程：转鼓上无孔，也无滤网。悬浮液随转鼓 高速旋转，因固、液两相的比重不同，则产生不同的离心惯 性力，离心力大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，液相则沉降 在里层，然后分别从不同的出口排出，达到分离的目的。
沉降式离心机一般转速较高：n=7000~8000rpm
利用离心力作为推动力来实现液相非均一系混合物的分离或 浓缩的机器称为“离心机”
在工业生产过程中，离心机属后处理设备，主要用于脱水、 浓缩、澄清、净化及固体颗粒分等级工艺过程。
采用离心机进行的分离过程，根据其操作原理可分为离心过 滤、离心沉降和离心分离三种：
1、离心过滤过程：转鼓壁上有许多小孔，壁内有过滤网（滤布） ，悬浮液在转鼓内旋转，靠离心力把液相甩出筛网，而固相颗粒 被筛 网截留，形成滤饼，从而实现固、液分离。
乳浊液两相浓度发生变化时，主液相与副液相可以相互转换。
物理性质： 浓度，液珠大小，粘度，布朗运动系数等。
乳浊液分离难度较大，一般选用高速分离机进行，依靠高速旋 转把不同比重的液体分离开来。 如：管式分离机；碟片式分离机。
转速：n=4000~15000 r/min
• （三）固体颗粒
定义：在悬浮液中不分解的颗粒为固体颗粒。
⑶分离固相与液相，均收回或排掉。 （如：污水处理，造纸，选煤等）
⑷分离液—液相，均收回或不收回。 （如：油水分离，燃料油提纯等）
分离方法： 物理方法、化学方法、电学方法（电解与电离）。
物理方法：
机械分离方法 （过滤；离心沉降） 比重沉淀方法 （沉降；浮选）
• 物理分离原理：
在场外力作用下混合物中各相（如液相和固相）由于 质量不同产生“相重差”，从而得到分离。
颗粒的表示方法：颗粒尺寸，颗粒分布，颗粒形状。
1.颗粒尺寸： 常用粒径 d 表示
d > 50 m 粗颗粒
5< d <50 m 中等颗粒
d < 5 m
细颗粒
粒径的测量方法有：当量球径；当量圆径；统计直径。
2.粒度分布：
用不同粒径的颗粒在颗粒群中各自所占的比例或百分数表示。
粒度分布表达方式：⑴ 用总粒度数表示。 ⑵ 用单位长度上的粒度数表示。 ⑶ 用单位面积上的粒度数表示。 ⑷ 用单位体积内的粒度数表示。
Fr 值越大，表明分离效果越好。 R↑ 转鼓直径增大，但比较缓慢
Fr ↑及Fc↑方法 ω↑ 转鼓转速提高(当结构一定时, ω↑ 效果更好)，但提高有限
• 三 .离心机分类
过滤式离心机
分为三类：
沉降式离心机
分离机
共同特点：
体积小，结构紧凑，分离效率高，生产能力大，附属设备少。
（一）离心机分类
• 1．按离心机的离心分离因数大小来分类
定义：由液体和悬浮于其中的一种或数种其它液体所组成的系统， 称为乳浊液。
其中： 主液体相为连续相。 其它液体相为副液相，或叫：分散相，非连续相。
乳浊液主要是指液—液相组成的非均匀混合物。 如：油水混合物，形成水包油时，水为主液相，油为分散相。
分散相液珠直径：一般：0.1< d <0.4~0.5 m 液珠直径再大时会分层。
• （1）常速离心机α<3 000，主要用于分离颗 粒不大的悬浮液和物料的脱水。
• （2）高速离心机3 000<α<50 000，主要用于 分离乳状和细粒悬浮液。
• （3）超高速离心机α>50 000，主要用于分离 相不易分离的超微细粒的悬浮系统和高分子 的胶体悬浮液。
悬浮液分类：
按固体颗粒大小和浓度分（可用重量百分数、体积百分表示）
⑴ 粗颗粒悬浮液：粒径 d > 50 m ⑵ 高浓度悬浮液：浓度 ＞10% ⑶ 细颗粒悬浮液：粒径 d < 50 m ⑷ 低浓度悬浮液：浓度 ＜10%
选用过滤式离心机 选用沉降式离心机或过滤机
过滤式离心机
沉降式离心机
• (二).乳浊液
圆周速度： v R w Dn
60
m s
（切线速度）
颗粒向心加速度：an R w2
m s2
颗粒离心惯性力：Fc m an m R w2 N
分离因数 Fr
定义：颗粒自身离心惯性力与其重力之比，为分离因数
•
分离因数：
Fr
Fk G
R 2
g
an g
分离因数Fr是表示离心机分离能力的主要指标，是一个重要性 能参数。
3.颗粒形状：
固体颗粒形状一般不规则、多种多样、不同物体颗粒, 形状不同。
常见有：球形，椭圆形，扁圆形，片形，雪花形 等等。
分离原理及离心机分类 • 二、分离因数
离心分离原理： 利用转鼓旋转产生的离心惯性力，把悬浮液、乳浊液
及其它物料分离或浓缩。
（1）离心惯性力 Fc
转鼓角速度：w n
30
rad s
适应范围：固相含量较少，固体颗粒较Βιβλιοθήκη Baidu（d < 10 μm )。
常见机型：螺旋卸料式。
3、离心分离：转鼓不开孔 依据液-液两相的密度差，在高速离心力场下，使液液
分层，重相在外层，轻相在内层，然后分别排出，达到分 离目的。
适应范围：乳浊液分离，含微量固体颗粒的乳浊液（d<5 μm )
常见机型：管式分离机，室式分离机，碟式分离机。
物理分离种类：
离心沉降（如：沉降式离心机，分离机） 沉降式：
重力沉降 （如：沙层自由沉降）
离心过滤（如：过滤式离心机） 过滤式 ： 加压过滤
真空过滤 （如：各种压滤机） 深层过滤 振动筛 筛分式： 脱水 浮选式：油水分离；固相漂浮分离。 分离方法应用：化工、石油、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤 炭、水、选矿、船舶、军工、污水处理等。
2.1 离心机的典型结构及工作原理
• 混合物种类： （称非均一系；非均匀液体）
混合物的分离在多种行业中都存在，根据不同目的进行定向分离。
• 分离目的：
⑴ 获得有用的固相，排掉液相。 （如：选煤，制药，制糖，制碱，食品等）
⑵获得有用的液相，排掉固相。 （如：造酒，制药，榨油，食品等）
用途：油料，油漆，制药，化工等。 如：油水分离，蛋白质，青霉素，香精油等分离。
分离物料的特性
分离的对象：非均匀混合物（非均一系） 非均匀混合物种类
悬浮液
（一）悬浮液
乳浊液
固体颗粒
定义：由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统称为悬 浮液。
其中：液相为主相，称为连续相。 固体颗粒为副相，称为分散相。
悬浮液的特性： 物理性质：密度（浓度）、粘度、表面张力等。 固相比： 固液浓度比。
适应范围：固相含量高，固体颗粒较大的悬浮液（d >10μm)。
2、离心沉降过程：转鼓上无孔，也无滤网。悬浮液随转鼓 高速旋转，因固、液两相的比重不同，则产生不同的离心惯 性力，离心力大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，液相则沉降 在里层，然后分别从不同的出口排出，达到分离的目的。
沉降式离心机一般转速较高：n=7000~8000rpm
利用离心力作为推动力来实现液相非均一系混合物的分离或 浓缩的机器称为“离心机”
在工业生产过程中，离心机属后处理设备，主要用于脱水、 浓缩、澄清、净化及固体颗粒分等级工艺过程。
采用离心机进行的分离过程，根据其操作原理可分为离心过 滤、离心沉降和离心分离三种：
1、离心过滤过程：转鼓壁上有许多小孔，壁内有过滤网（滤布） ，悬浮液在转鼓内旋转，靠离心力把液相甩出筛网，而固相颗粒 被筛 网截留，形成滤饼，从而实现固、液分离。
乳浊液两相浓度发生变化时，主液相与副液相可以相互转换。
物理性质： 浓度，液珠大小，粘度，布朗运动系数等。
乳浊液分离难度较大，一般选用高速分离机进行，依靠高速旋 转把不同比重的液体分离开来。 如：管式分离机；碟片式分离机。
转速：n=4000~15000 r/min
• （三）固体颗粒
定义：在悬浮液中不分解的颗粒为固体颗粒。
⑶分离固相与液相，均收回或排掉。 （如：污水处理，造纸，选煤等）
⑷分离液—液相，均收回或不收回。 （如：油水分离，燃料油提纯等）
分离方法： 物理方法、化学方法、电学方法（电解与电离）。
物理方法：
机械分离方法 （过滤；离心沉降） 比重沉淀方法 （沉降；浮选）
• 物理分离原理：
在场外力作用下混合物中各相（如液相和固相）由于 质量不同产生“相重差”，从而得到分离。
颗粒的表示方法：颗粒尺寸，颗粒分布，颗粒形状。
1.颗粒尺寸： 常用粒径 d 表示
d > 50 m 粗颗粒
5< d <50 m 中等颗粒
d < 5 m
细颗粒
粒径的测量方法有：当量球径；当量圆径；统计直径。
2.粒度分布：
用不同粒径的颗粒在颗粒群中各自所占的比例或百分数表示。
粒度分布表达方式：⑴ 用总粒度数表示。 ⑵ 用单位长度上的粒度数表示。 ⑶ 用单位面积上的粒度数表示。 ⑷ 用单位体积内的粒度数表示。
Fr 值越大，表明分离效果越好。 R↑ 转鼓直径增大，但比较缓慢
Fr ↑及Fc↑方法 ω↑ 转鼓转速提高(当结构一定时, ω↑ 效果更好)，但提高有限
• 三 .离心机分类
过滤式离心机
分为三类：
沉降式离心机
分离机
共同特点：
体积小，结构紧凑，分离效率高，生产能力大，附属设备少。
（一）离心机分类
• 1．按离心机的离心分离因数大小来分类
定义：由液体和悬浮于其中的一种或数种其它液体所组成的系统， 称为乳浊液。
其中： 主液体相为连续相。 其它液体相为副液相，或叫：分散相，非连续相。
乳浊液主要是指液—液相组成的非均匀混合物。 如：油水混合物，形成水包油时，水为主液相，油为分散相。
分散相液珠直径：一般：0.1< d <0.4~0.5 m 液珠直径再大时会分层。
• （1）常速离心机α<3 000，主要用于分离颗 粒不大的悬浮液和物料的脱水。
• （2）高速离心机3 000<α<50 000，主要用于 分离乳状和细粒悬浮液。
• （3）超高速离心机α>50 000，主要用于分离 相不易分离的超微细粒的悬浮系统和高分子 的胶体悬浮液。
悬浮液分类：
按固体颗粒大小和浓度分（可用重量百分数、体积百分表示）
⑴ 粗颗粒悬浮液：粒径 d > 50 m ⑵ 高浓度悬浮液：浓度 ＞10% ⑶ 细颗粒悬浮液：粒径 d < 50 m ⑷ 低浓度悬浮液：浓度 ＜10%
选用过滤式离心机 选用沉降式离心机或过滤机
过滤式离心机
沉降式离心机
• (二).乳浊液
圆周速度： v R w Dn
60
m s
（切线速度）
颗粒向心加速度：an R w2
m s2
颗粒离心惯性力：Fc m an m R w2 N
分离因数 Fr
定义：颗粒自身离心惯性力与其重力之比，为分离因数
•
分离因数：
Fr
Fk G
R 2
g
an g
分离因数Fr是表示离心机分离能力的主要指标，是一个重要性 能参数。
3.颗粒形状：
固体颗粒形状一般不规则、多种多样、不同物体颗粒, 形状不同。
常见有：球形，椭圆形，扁圆形，片形，雪花形 等等。
分离原理及离心机分类 • 二、分离因数
离心分离原理： 利用转鼓旋转产生的离心惯性力，把悬浮液、乳浊液
及其它物料分离或浓缩。
（1）离心惯性力 Fc
转鼓角速度：w n
30
rad s
适应范围：固相含量较少，固体颗粒较Βιβλιοθήκη Baidu（d < 10 μm )。
常见机型：螺旋卸料式。
3、离心分离：转鼓不开孔 依据液-液两相的密度差，在高速离心力场下，使液液
分层，重相在外层，轻相在内层，然后分别排出，达到分 离目的。
适应范围：乳浊液分离，含微量固体颗粒的乳浊液（d<5 μm )
常见机型：管式分离机，室式分离机，碟式分离机。
物理分离种类：
离心沉降（如：沉降式离心机，分离机） 沉降式：
重力沉降 （如：沙层自由沉降）
离心过滤（如：过滤式离心机） 过滤式 ： 加压过滤
真空过滤 （如：各种压滤机） 深层过滤 振动筛 筛分式： 脱水 浮选式：油水分离；固相漂浮分离。 分离方法应用：化工、石油、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤 炭、水、选矿、船舶、军工、污水处理等。