3固液分离技术

（ 10-4< Ret≤2） （ 2< Ret <103 ）
湍流区
=0.44 （ 103≤Ret <2×105）
d 2 s g uz 18
对应各区的沉降速度 ut的计算式为： （1）滞流区 (2)过渡区
u g 0.27
d s Re 0.6

（3）湍流区
清洁离心机腔体和转头，并擦干腔内冷凝水 使用完后要打开门，直至腔内恢复常温 离心之前要平衡样品 必要时预冷转子
转头的维护和存放
2
关好离心机盖，设定、转速、离心时间、温度、启动运 转。
3
离心时间到待转速降至零，打开离心机盖将样品（离心 管）取出，离心结束。
七.离心机的选型
当工业生产过程的工艺操作条件已确定时，具体选择 何种机械主要依据分离任务和物料特性而定。 分离任务： 包括处理量的规模，操作方式和分离目的等。 物料特性：包括固相颗粒、密度、液相密度、粘度、 悬浮液浓度等。
按照分离介质不同可分为：固—液分离（除砂 器）、固体筛选、液—液分离（油水分离）、 气—液分离、气—固分离（旋风除尘器）、 气—液—固三相分离
按结构形式一般可分为：静态旋液分离器和动 态旋液分离器两种。
2．旋液离心分离机械与设备的特点与应用
结构特点是直径小而圆锥部分长，所以又被称之为 旋液分离管。
1.超速冷 冻离心机
超速离心技术广泛应用于蛋白质、酶、激素核
酸和病毒的研究中。利用现代离心技术，可
以在先进的离心设备上，进行绝大部分生物
体组分和化学高分子的分离和纯化，并对已 纯化的样品性能进行分析。
操作步骤
1
打开离心机盖,选 择容量适合的转子 , 将 带样品离心管放入转子 内(样品一定要平衡好 ), 再将转子放入离心室内 固定好转子.
F F F F
b
d
0
<二>球形颗粒的自由沉降速度
自由沉降：颗粒在重力沉降过程中不受周围
颗粒和器壁影响的沉降。
干扰沉降： 固体颗粒在沉降过程中，因颗粒
之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过 程。
续上
球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、
浮力和阻力。 当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度称为沉 降速度，又称为“终端速度。终端速度计算式：
在操作中带压浆料在进入旋液分离器后，会产生较 大的压强，旋液分离器的压力应略高于整个系统的 压损（不大于0.3MPa）。不同的加工环节对压力 的要求不一同，对用于除泥砂、粗分环节的旋液分 离器，0.6MPa左右，用于淀粉洗涤或者回收蛋白 质的旋液分离器，其工作压力还要高一些。
<二>离心机
一、离心机分类 1．按离心机的离心分离因数大小来分类 （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。
1）卧式螺旋离心机的基本结构由三个部分 组成： 转筒部分、螺旋推料器和驱动装置。
2、卧式螺旋离心机的使用
主要有脱水用卧式螺旋离心机和澄清用卧式 螺旋离心机，前者较后者转速低，螺径大， 螺距大。 1）螺旋离心机的主要应用 应用化工、轻工、食品和环保行业，适用对 悬浮液的液体澄清、固体脱水及粒度分级和 废水处理等，并进行有效的沉渣输送。具有 可连续分离操作，对物料的适应性强。在选 用时考虑的几个方面。
ut 1.74
d s g

<三>影响重力沉降的因素
1.颗粒性质 同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻 力比球形颗粒的大的多，因此其沉降速度较 球形颗粒的要小一些。密度大的沉降速度快 2.溶液的性质 溶液的密度和粘度
3.干扰沉降 当颗粒的体积浓度 >0.2% 时，干扰沉降不 容忽视。 4.器壁效应 当容器较小时，容器的壁面和底面均能增 加颗粒沉降时的摩擦阻力，使颗粒的实际沉 降速度较自由沉降速度低。
SG系列三足式刮刀下部卸料离心机
SG系列三足式刮刀离心机适用于粘度大、 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。 也适用于糊状介质的分离；并广泛应用于生 物医药、纺织品、食品脱水。
SG系列离心机除具有三足式离心机的传 统优点外，还具有以下特点： 采用手动刮刀下部卸料，提高了生 产率。 采用刮刀低速卸料，延长了使用寿 命。 物料接触零部件均采用 1Cr18Ni9Ti不锈钢制造，可耐一般酸 性腐蚀。
参数，kC数值越大，则离心机分离能力越强。 说明： 因颗粒沉降速度ur与其密度相关，所以不同的颗粒在同一离心 场中具有相同加速度，但其沉降速度不同，可以进行分离。这就 是离心机的工作原理。
三、离心分离设备
<一>旋液离心分离器
旋液离心分离器又称旋液分离管、水力旋流器。 广泛应用于医药、食品、化工行业等领域，如 在淀粉的分离和提纯工艺中被普遍使用。它不 仅可用于悬浮液的分离、增浓，而且可用于产 品的分级，此外，还可用于不互溶液体的分离、 气液分离以及传热、传质和雾化的操作中。
在层流区符合斯托克斯定律，即：
4d s s ut2 3 R
d s2 s ut2 层流区沉降速度ur 18 R
R——颗粒的旋转半径,单位是m。
2.离心分离因数
离心加速度与重力加速度之比称为离心分离因数，用Kc 表示。
2 ut2 ut 因离心加速度 所以 kC = R Rg kC是离心分离的重要指标，是衡量离心机的分离能力大小的重要
ut
4 gd s 3
其中 是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的 雷诺数Re的函数。 与Re的关系可由实验测定，球形颗粒（φ s=1） 的沉降速度曲线分为三个区域，即：
（续上）
（1） （2） （3）
24 滞流区 Re 18.5 过渡区 = 0.6 Re
第三章
固液分离技术技术
第一节 沉降技术 第二节 过滤技术
概述
混合物分为均相混合物和非均相混合 物。非均相混合物的内部存在两种以上的 相态。其中固体颗wenku.baidu.com、微滴称为分散相或 分散物质；而气体、液体称为连续相或分 散介质。 非均相物系分离的依据是连续相与分 散相具有不同的物理性质，因此可以用机 械的方法将两相分离。
两种操作方式：沉降和过滤 （1）沉降分离 颗粒相对于流体（静止 或运动）运动的过程称沉降分离。分为 重力沉降、离心沉降。 （2）过滤 流体相对于固体颗粒床层运 动而实现固液分离的过程称过滤。分为 重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空 过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒 压过滤。
第一节 沉降技术
一、重力沉降 <一>受力分析 颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个 力的作用：质量力F、浮力Fb、、摩擦阻力Fd 。 对于一定的颗粒和流体，重力F、浮力Fb一定， 但摩擦阻力Fd却随着颗粒运动速度而变化。当颗 粒运动速度 u等于某一数值后达到匀速运动，这 时颗粒所受的诸力之和为零。
1.旋液离心分离机械与设备的原理和结构
其结构如图所示，也是一种离心沉降式分离 器，其结构紧凑，操作维修方便，可实现连 续操作，造价低廉，使用寿命长。
原理：
在互不相溶且具有密度差的液体混合物以一 定的方式及速度从入口进入旋液分离器后， 在离心力场的作用下，密度大的相被甩向四 周，并顺着壁面向下运动，作为底流排出； 密度小的相向中间迁移，并向上运动，最后 作为溢流排出，达到液-液分离的目的。
二、离心沉降
<一>原理
离心分离设备是利用分离筒的高速旋转，使 物料中具有不同比重的分散介质、分散相或 其它杂质在离心力场中获得不同的离心力， 达到分离的目的。
1.离心沉降速度
颗粒在离心场中受到离心力、向心力、阻力，重力可忽略不计。 其切向速度ut，离心沉降速度计算式可推导为：
离心沉降速度ur
3.碟式离心机的操作
碟式离心机是高速旋转的分离机，回转离心 力极大，操作中，要注意安全。 开机前，分离机必须按规定进行细致的清洗 和正确的装配，以达到动平衡状态，并且在 每次开机前认真检查转鼓的转动是否灵活， 各机件是否锁紧，刹车是否处在松开状态， 察看机座的油箱油面是否处于玻璃刻度位上， 要防止虚油面的产生。 若停机12h以上，开机前应将排油螺栓旋松 几圈，排出可能沉降的水分。
3．按操作方式的不同分类 （1）间歇式离心机是指转鼓对所承载的被 分离而截留的物料有一定质量限度的离心机。 可根据需要延长或缩短过滤时间，主要用以 固—液悬浮混合液的分离。 （2）连续式离心机整个设备的操作均在连 续化状态下，用于固—液悬浮液和液—液乳 浊液的分离。
4．按卸料方式分类
选型的原则可归纳为：工艺流程、物料特性、分离任 务和经济性等四个需要满足和适应的方面。
八.离心机的维护保养
转头的某些部位是铝合金，保养不当会腐蚀，
引起离心不平衡，发生事故
离心事故
离心机转头损坏的原因 （操作或使用不当所造成的） 过速 腐蚀 金属疲劳 不平衡
离心机和转头保养注意事项
2．按操作原理的不同分类 （1）过滤式离心机这是鼓壁上有孔，借离 心力实现过滤分离的离心机。 （2）沉降式离心机这是一种鼓壁上无孔， 借离心力实现沉降分离的离心机。 （3）分离式离心机这是一种鼓壁上无孔， 具有极大的转速，一般在4000r/min以上， 分离因数在3 000以上的离心机。
SZX-1200型下部出料自动离心机，操 作系统程序自控操作，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。 本机采用电气-液压控制，自动化水平高， 电气部分具有安全保护装置或电器连锁装 置。
三、卧式螺旋离心机
1基本结构和工作原理
5.其他
<四>沉降槽
籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒 的设备称为沉降槽。如用于低浓度悬浮液分 离时亦称为澄清器；用于中等浓度悬浮液的 浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。
沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不
太高，但处理量较大的悬浮液的分离。这种
设备具有结构简单，可连续操作且增稠物浓
度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面 积大、分离效率较低。
四.碟片式离心机
1工作原理：
密度大的重液沿碟片向下流动， 密度小的轻液向上流动， 重液、轻液分离后沿各自 的流道排出。 分离因数为4000——10000， 转速4000——7000r/min， 适合于液—液两相高度分 散的乳浊液的分离。
2．碟式离心机的主要结构
转鼓、机壳、传动系统、控制系统和机座组 成。 转鼓是碟式机的主要部件，由转鼓体、分配 器、碟片、转鼓盖、锁环等组成。碟片呈倒 锥形，锥顶角600～1000，间距在0.3～ 10mm。
（1）对于易分离物料的固相脱水，可以得 到含液量较低的固体。 （2）对于细粒级难分离的悬浮液,采用高分 离因数，大长径比的螺旋离心机来完成。 （3）对于固相浓度大的液—液—固三相悬 浮液可采用特殊结构的螺旋离心机来完成。 （4）对固相颗粒粒度分级，适当的分离因 数和合理的结构来实现。
（1）人工卸料离心机（2）重力卸料离心机 （3）刮刀卸料离心机（4）活塞推料离心机 （5）螺旋卸料离心机（6）离心卸料离心机 （7）振动卸料离心机（8）进动卸料离心机
5．按转鼓主轴位置分类 （1）卧式离心机 （2）立式离心机
二.三足式离心机
分离原理： 转鼓内壁开有小孔，并在其上覆盖滤布， 滤液穿过滤布而滤渣残留在转鼓中，当 滤渣积累到一定两后停机，从上或下卸 出。
五.高速管式离心机
①结构：管状转鼓外壳 ②工作原理：高速旋转产生强大的 离心力是颗粒沉积到管壁，轻相沿管 中心向上排出，重相沿管壁向上排出。 ③特点：转速高，分离因数高达15000 ——65000。适用于固含量低于1%，颗 粒度小于5微米，黏度大的悬浮液澄清 或固液两相密度差较小的分离。
六.实验用离心机