第5章.离心机

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K——滤渣层的渗透性m2 L——转鼓的长度m
ρl ——液体密度kg/m3
ω——转鼓角速度1/s R——转鼓壁内半径m R0——自由液面半径m Rs——滤渣层表面半径m μ——液体黏度kg/m.s
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q
K l g


L 2 R 2 R02
g ln R R S
pc 1 l 2 r 2 r02 2


Pa( N / m 2 )
而对转鼓壁的离心液压：
pc 1 l 2 R 2 r02 2


流体所产生的离心液压对离心机分离过程和离心 机结构设计具有重要的意义。
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5.3.1 过滤机理
离心过程分为下列三个主要阶段:
滤渣的形成 滤渣的压紧 滤渣的机械干燥
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附：其它三足式离心机图片展示 （供学生课外看，增强工程能力用） SSC型三足式人工上部卸料沉降离心机
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5.3.4.2 上悬式离心机
上悬式离心机是继三足式离心机以后出现的一
种间歇操作离心机。按其工作原理可分为过滤式与 沉降式两种,其中以过滤式应用较为普遍。它广泛 应用于制糖工业的糖膏分离；在化工生产中主要用 于分离固相颗粒为中等及细颗粒的悬浮液。沉降式 上悬离心机用于分离固相含量较低（在1％左右） 而分散度较高的悬浮液，如马达油中的杂质。
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分离因数是表示离心机分离能力的主要指标，
是代表离心机性能的重要标志之一。 分离因数增加，表示物料受到的离心力愈大， 则分离的效果愈好。因此，对于固体颗粒小的、 液相粘度大的难分离悬浮液要采用分离因数较大
的离心机。
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问：如何提高分离因数？
n R Fr 1.12 10 3 Rn2 30 g
重要特征： 转鼓悬挂支承在机座的三根支柱上，采用刚性轴。 优点： 1、对物料的适应性强； 2、人工卸料的结构简单，制造安装方便； 3、弹性悬挂支承结构，能减少由于不均匀负载所引起的 振动，机器运转平稳； 4、整个高速回转机构集中在一个可以封闭的壳体中，易 于实现密封防爆。 缺点：间歇式分离，周期循环操作，生产能力低，若是 人工卸料，只适用于小型的生产。
力和分子力所保持的液体.其中一
部分在离心力、惯性和流经滤渣 的空气流的作用下向滤网方向从 一个接头处移向另一个接头处。
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5.3.2 离心过滤速率
（1）过滤过程
固定床滤饼过滤 (三足式、上悬式、卧式刮刀式卸料等) 流动床薄层过滤 (锥篮式、进动式、振动式等。)
1-前机壳
2-中机壳 3-转鼓 4-机座 5-公转轴 6-自转轴 7-皮带轮 8-电动机 9-减振橡 胶 10-基础
三足式
进动式
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（2）过滤阶段的过滤速率计算
忽略过滤介质阻力、重力的影响，并假设液 体通过滤渣层孔隙作层流流动，滤渣是不可压缩 的。则有：
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2 2 K l g L 2 R 2 R0 R 2 R0 q KL l dt ln R R g ln R R S S
过滤离心机的操作循环
（3）第二加速阶段
过滤母液
加料停止后,转鼓加速到最高
操作速度,尽快的过滤母液,这个
加速时间是选定,但受电动机特性 的控制。 （4）洗涤阶段 洗滤饼
为了获得纯净的固体产物,一般 都要对滤饼进行洗涤,由于洗涤紧接 在过滤之后进行,对固定的滤饼层来 说,洗涤液穿过滤饼的路线基本上沿 着原来过滤时形成的孔隙结构流出。
2、分离因数 被分离的物料在离心力场中所受的离心力 和它所受重力之比值称为分离因数。
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因为分离因数的值一般是以转鼓的转速表示的，
为实用起见，上式可写为：
n R Fr 1.12 10 3 Rn 2 30 g
2
（8-2）
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分离因数是表示离心机分离能力的主要指标， 是代表离心机性能的重要标志之一。
1-转鼓回转轴 2-转鼓底 6-滤液 3-转鼓壁
悬浮液
沉渣 澄清液
4-拦液板
5-滤渣
图5-1 离心沉降示意图
2
3、离心分离： 常用来分离两种密度不同液 体所形成的乳浊液或有微量固 体的乳浊液(液-液-固) 用于这种分离过程的离心 机常称为分离机。 特点：1）转鼓无孔 2）转速更高 3）适合乳浊液 轻液 乳浊液 重液
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提高分离因数的途径： （1）增大转鼓直径（缓慢）；
（2）增大转鼓的转速（较快）。
注意：1)分离因数的提高受转鼓材料的限制。高 速离心机都以小直径为特点。2)转鼓壁自身质量 产生离心力引起的周向应力与鼓壁的厚度无关。
2 0 R 2 2
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2、离心液压 离心机工作时，处于转鼓中的液体和固体物料层， 在离心力场的作用下，将给转鼓内壁以相当大的压力， 此力称为离心液压。离心力场中的环状层产生的离心液 压为：
采用窄刮刀低速卸料，提高了机器的工作质量，
避免机件损坏，延长了工作寿命，减少机器振动。该 机与物料接触的所有零部件均采1Crl8Ni9Ti不锈钢制 造，保证机器的正常运行和延长使用寿命。
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3、三足式离心机的类型比较 国内外出现了很多新型自动操作的三足式离心机，
通过采用时间继电器以及数字程序控制的方法，使机器 适时调速，连续运转。加料阀门及卸料机构的动作，均 由电动、液动元件控制。整个操作可以在完全自动的周 期性循环过程下进行，其他各类型三足式离心机的分类 见下表。
第一阶段可与一般的过
滤(在重力场中)相比较,并
且这时压力差主要取决于离 心力场作用在悬浮液上所产
生的液压头, 过滤面积随半
径而变化,而滤渣不仅在液 体作用下,而且还在滤渣骨 架质量力作用下受到压紧。
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第二阶段也可称为滤渣的集聚 阶段,在此时间内被离心分离的物 料实际上是两相物系,而且开始时 固体颗粒排列并不紧凑,彼此间有 极少的接触点. 第三阶段开始时,在颗粒接触 处和颗粒的表面上保留有毛细管
图5-2 离心分离示意图 悬 浮 液
轻液 重液
沉渣
少量沉渣
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5.2.2 离心力场的基本特性
离心力场的基本特性是基于等速回转运动的基 本规律来描述的，其主要内容包括离心力、分离因
数、离心液压等。
1、离心力 F C 作用在质点上的向心力和离心惯性力（以 下简称离心力）数值相等方向相反。
FC Fn an m m 2 R
5.3.4.7 振动卸料和进动卸料离心机
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5.3.4.1 三足式离心机
简介
三足式离心机主要由转
鼓、进料、洗涤、脱水、卸
料等部分构成，其机体用摆 杆悬挂在 3根柱脚上，以减
轻加料或其它原因造成的冲
击。 常见的三足式离心机有
沉降式和过滤式两种。其卸
料方式分为上部卸料和下部 卸料，是间歇操作。
三足式离心机的构造
时可供转动转鼓的扭矩，所卸
滤饼的特性以及卸料用的刮刀 或其他装置的设计特点。
过滤离心机的操作循环
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5.3.4 过滤离心机
5.3.4.1 三足式离心机
5.3.4.2 上悬式离心机
5.3.4.3 卧式刮刀卸料离心机
5.3.4.4 虹吸刮刀卸料离心机
5.3.4.5 活塞推料离心机
5.3.4.6 离心力卸料离心机
过滤离心机的操作循环
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（5）甩干阶段
“脱水机”
离心甩干作为一个操作阶段,
其目的是尽量降低离心过滤和洗 涤后的滤饼中最终含液量,或称 残留液量。 （6）减速阶段 为卸料作准备
减速阶段的操作与驱动系统 的类别和使用特性有关，与制动
系统吸收能量的速率也有关。
过滤离心机的操作循环
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（7）卸料阶段 卸料阶段的时间受多种因 素影响，它决定于在卸料速度
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（2）工作原理
④ 当主机程控完成一 个循环工序后，过 滤介质将由自动装 置系统实现再生的 同时，电气控制箱 和液压传动系统制 动主机，再进入下 一个循环周期，进 入连续工作状态。
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（3）主要特性
该机在刮刀主刀刃后装有三只压缩空气喷嘴，在 刮刀卸料同时利用压缩空气将过滤介质上残留的物料 消除，使过滤介质再生，保持初始过滤性能良好的工 作状态，使该机更适应于粒度细、粘度大、亲水性强 的化工物料(如轻质碳酸钙)的脱水。
作循环中包括九个阶段，即第一加速、加料；第二
加速、加料空运转、洗涤、洗涤空运转、甩干、减 速和卸料，有时不包括加速和洗涤两个空运转就成 为七个阶段。
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5.3.3 过滤离心机的操作循环
（1）第一加速阶段
（2）加料阶段
（3）第二加速阶段 （4）洗涤阶段 （5）甩干阶段 （6）减速阶段
（7）卸料阶段
过滤离心机的操作循环
大家先思考：各阶段主要目的是什么？
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（1）第一加速阶段
为加料准备
指操作循环的开始阶段,这
是将转鼓加速到加料所需要的速
度,所需时间由制造厂定。 （2）加料阶段 正式加料
在选择加料速度时,主要考虑需
用功率和可供利用功率之间的平衡,
其次应考虑饼的均匀分布,防止不平 衡加料的出现,以使滤饼均匀分布。
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本机采用电 气一液压控制，
自动化水平高，
电气部分具有安 全保护装置或电
气连锁装置。
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（1）主要结构介绍 主要由卸料结构、 回转体、机架、外机 壳、制动装置、进料 阀、洗涤阀，以及自 动程序控制系统的电 器控制箱和液压传动
系统等组成。
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（2）工作原理
① 在自动控制系统操纵 下，打开进料阀，将 欲分离物料经过转动 布料盘，在离心压力 作用下成空心圆柱状， 将物料均匀地甩到转 鼓内壁过滤介质上；
L——转鼓的长度m
K——滤渣层的渗透性m2
ω——转鼓角速度1/s R——转鼓壁内半径m R0——自由液面半径m Rs——滤渣层表面半径m
ρl ——液体密度kg/m3
μ——液体黏度kg/m.s
表示物来自百度文库的影响
表示机械参数和结构参数的影响
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5.3.3 过滤离心机的操作循环
过滤式离心机除了滤饼层能移动的属于连续式 操作以外，凡是分批式操作的离心机，不论它是自 动的还是手动的，都是一个操作循环问题，一般操
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（2）工作原理
② 经离心力作用，液 相物穿过过滤介质 面从转鼓体许多小 孔泻出，再由机壳 内壁和底盘收集从 排液管排出机外， 而固相粒子则被留 在过滤介质上；
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（2）工作原理
③ 进行洗涤、脱水干 燥后，控制系统截 断主电机电源，制 动装置将回转体制 动到低速26r／min， 然后辅电动机低速 驱动回转体，进入 卸料工序，自动卸 料系统将固相物借 助于重力作用从转 鼓底出料口，排出 机外
分离因数增加，表示物料受到的离心力愈大，
则分离的效果愈好。因此，对于固体颗粒小的、 液相粘度大的难分离悬浮液要采用分离因数较大 的离心机。
n R Fr 1.12 10 3 Rn2 30 g
2
提高分离因数的途径：
（1）增大转鼓直径（缓慢）；
（2）增大转鼓的转速（较快）。
悬浮液进口
分离液出口
滤渣出口
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SG系列离心机除具有三足式离心机的传 统优点外，还具有如下特点： ① 采用手动刮刀下部卸料，提高了生产效率。 ② 采用刮刀低速卸料，延长了使用寿命。 ③ 物料接触零部件均采用1Crl8Ni9Ti不锈钢制 造，可耐一般酸性腐蚀。
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2、三足式自动卸料离心机 SZX一1200型下部出料自动离心机，操作系用程序自控操 作。适用于含有中细颗粒悬浮液的固液分离，亦可用于分 离颗粒状、织维状在物料，广泛适用于化工、医药、食品、 轻工等工业部门。
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4、三足式离心机的主要参数
三足式离心机的主要技术参数包括转鼓直径、
转速、分离因数及转鼓容量等项。目前国内外生 产的三足式离心机参数一般范围如下： 转鼓直径：255—2000mm。 主轴转速：3500—500 r／min。 分离因数：2100—225。 转鼓容量：3.4—1800L。
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5、三足式离心机的结构特点
离心机是利用转鼓旋转产生的离心惯性力来实现液相
非均匀混合物（悬浮液、乳浊液）的分离机械。 按离心机的分离原理分为三大类： 1、离心过滤： 特点：1)转鼓有孔 2）适合用于含固体量 大、粒径大的悬浮液 滤饼 悬浮液
滤液
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2、离心沉降：
常用来分离固相含量较少,
颗粒较细的悬浮液. 特点：1）转鼓无孔 2）固相密度>液相密度 3）适合含固量低，粒径 小的悬浮液
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1、三足式刮刀卸料离心机
SG系列三足式刮刀下部卸 料离心机的分离原理为过滤
式；进料、卸料为间隙式。
适用于粘度大、亲水性 强、难分离的含中细度的颗 粒状或纤维状物的悬浮液介 质的分离。也适用于糊状、 固状介质的分离；并广泛应 用于纺织品、食品脱水。
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分离原理——三足自动刮刀下部卸料式