第10章 机械分离设备
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两类。
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Tianjin University
10.1 过滤机
图10-9 真空过滤机的分类
14
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10.1 过滤机
1、转筒真空过滤机 转筒真空过滤机是一种连续式的过滤机。其特点是把过滤、 洗涤、吹干、卸渣和清洗滤布等几个阶段的操作在转筒的旋 转过程中完成，转筒每旋转—周，过滤机完成一个循环周期。
制药设备与工程设计
第十章 机械分离设备
2
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主要内容
依靠机械作用力，对固-液、液-液、气-液、气-固等非均
相混合物进行分离的设备均称为机械分离设备。
常用的非均相分离方法主要有以下三种： ①过滤法 使非均相物料通过过滤介质，将颗粒截留在过 滤介质上而得到分离； ②沉降法 颗粒在重力场或离心力场内，借自身的重力或 离心力使之分离； ③离心分离 利用离心力的作用，使悬浮液中微粒分离。
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主要内容
10.1 过滤机
10.2 过滤离心机
10.3 沉降离心机
10.4离心分离机
10.5旋风分离器
10.6袋式过滤器
10.7机械分离设备的选择
4
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10.1 过滤机
10.1.1加压过滤机 在滤室内施加高于常压的 操作压力的过滤机称为加压过 滤机，简称压滤机。 压滤机按操作特点可分为 间歇式和连续式两类，其分类 祥见图10-1。
10.6 袋式过滤器
10.6.2 滤料的选择 滤料有天然纤维，化 学纤维以及纤维混合等多 种，目前广泛采用的是合 成纤维，如涤纶、尼龙、 维尼纶等。
34
图10-24 内、外滤袋式过 滤器
10.2.1 三足离心机 三足式离心机大多为过滤式离心机,是制药厂中应用较普遍 的离心机。按卸料方式分有 人工上部卸料和刮刀下部卸料两种 形式。 常用的是间歇操作，上部卸料，其结构如图10-13所示。
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图10-13 人工上部卸料 三足式离心机结构 1-柱脚 2-底盘 3-主轴 4机壳 5-转鼓 Tianjin University
图10-1 加压过滤机的分类
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10.1 过滤机
1、板框压滤机 板框压滤机如图10-2所示。
图10-2 板框压滤机 1-滤液出口 2-尾板 3-滤框 4-滤板 5-头板 6-压紧装置
6
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10.1 过滤机
2、厢式压滤机 厢式压滤机与板框压滤机相似, 但是只有滤板，没有滤框。 如图10-3所示。
10.2 过滤离心机
10.2.2 活塞推料离心机 卧式活塞推料离心机是连续运转、自动操作、液压脉动 卸料的过滤式离心机。如图10-14所示的单级活塞推料离心 机。
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图10-14 单级活塞推 料离心机
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10.3 沉降离心机
沉降离心的原理如图10-15所示。沉降式离心机是一种鼓壁 上无孔，借助于离心力实现沉降分离的离心机。 典型的沉降离心机有三足式沉降离心机和螺旋卸料沉降离 心机两种。
10-18所示。
图10-18 立式螺旋卸料沉降离心机
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10.4离心分离机
10.4.1 碟式分离机
以叠加在一起的锥形碟片在高速旋转过程中对物料进行分 离的设备，主要用于液—液乳浊液分离和固—液悬浮液的分离
碟式分离机按分离原理分为离心澄清型和离心分离型两类。
如图10-19所示的分离乳浊液的碟式分离器，主要由转鼓、
图10-3厢式压滤机过滤原理 1-滤板 2-滤布
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10.1 过滤机
3、加压叶滤机 加压叶滤机主要用于悬浮液中固体含量较少（≤1%），和 需要液相而废弃固相的场合，如用于制药的分离过程等。如图 10-4所示。
图10-4 加压叶滤机的基本形式 （a）立式垂直滤叶 （b）立式水平滤叶 （c）卧式垂直滤叶 （d）卧式水平滤叶
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图10-17 螺旋卸料沉降离心机工 作原理 1-进料管 2-V形带轮 3,8-轴承 4输料螺旋 5-进料孔 6-机壳 7-转 鼓 9-行星差速器 10-过载保护装 置 11-溢流孔 12-排渣口 Tianjin University
10.3 沉降离心机
(2) 卧式螺旋离心机的使用
选用时考虑的几个方面。 对于易分离物料的固相脱水，可以得到含液量较低的固体。 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。
图10-10 转鼓真空过滤机操作示意图
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10.1 过滤机
2、其它真空过滤机 ① 真空抽滤器：结构简单，过滤推动力较重力过滤器大。 ② 真空叶滤机：结构简单，适于一般的泥浆状物料过滤，但操作条件较差， 劳动强度较高。 ③ 圆 盘真空过滤机：按单位过滤面极算价格最低，占地面积小，但滤饼湿度 高于转鼓真空过滤机。由于过滤面为立式，滤饼厚薄不均，易龟裂，不易洗 涤，薄层滤饼卸料 困难，滤布磨损快，且易堵塞。易于处理沉降速度不高， 易过滤的物料，不适合处理非黏性物料，应用范围与转鼓真空过滤机相同。 ④ 转台真空过滤机：结构简单，洗涤效果好，对于脱水快的料浆，单台过滤 机的处理量大，缺点是，占地面积大，滤布磨损快，且易堵塞。 ⑤ 翻斗真空过滤机：可过滤黏稠的物料，适应性强，适用于分离含固量的质 量分数大于20%，密度较大，且易分离和滤饼要进行充分洗涤的料浆，常用 于化工，轻工等行业。 ⑥ 带式真空过滤机：分固定室式，移动室式，滤带间歇移动时三种，带式真 空过滤机是水平过滤面，上面加料，过滤效率高，洗涤效果好，滤饼厚度可 调，滤布可正反两面同时洗涤，操作灵活，维修费用低，可应用于化工，制 药，食品行业，对于沉降速度较快的料浆的分离性能好，当滤饼需要洗涤时 更为优良。
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10.2 过滤离心机
利用离心力作为推动力分离液相非均相的过程称为离心分
离。其设备称为离心机，有时也称离心设备。 用作固液分离的离心机一般可分为两类： (1) 过滤离心装 置，固相截留在可渗透隔板表面而允许液相通过；(2) 离心沉 降机，它要求两相有密度差。 离心机的适用范围极广，从不同分子量的气体分离到将近 6mm的碎煤脱水都适宜。
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。 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。
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10.3 沉降离心机
2、立式螺旋卸料沉降离心机 该机型的工作原理与卧螺离心 机基本相同，主要是转鼓的位 置布置和支承方式不同，如图
机壳、传动系统、控制系统和机座组成。
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10.4离心分离机
图10-19 碟式离心机
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10.4离心分离机
10.4.2 管式分离机 管式分离机是高分离因数的 离心机, 分离因数可达 15000~65000。适用于含固量 低于 1% 、固相粒度小于5μm 、 粘度较大的悬浮液澄清, 或用于 轻液相与重液相密度差小、分 散性很高的乳浊液及液-液-固三 相混合物的分离。 管式分离机结构如图10-20 所示。
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10.1 过滤机
4、转鼓加压过滤机 转鼓加压过滤机是在静止外筒内套装转鼓，外形及结构与 转滚真空过滤机相似，见图10-5。
图10-5 转鼓加压过滤机 1-转鼓； 2-外筒； 3-滤布清洗喷嘴； 4-刮刀；5-隔板； 6-滤液管； 7-滤板
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10.1 过滤机
5、连续式加压叶滤机 （1）立式连续加压叶滤机 立式连续加压过滤机结构如图10-6所示。
图10-6 立式连续加压叶滤机 1-挠性管 2-搅拌器 3-矩形滤叶
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1wenku.baidu.com.1 过滤机
（2）卧式连续加压叶滤机 卧式连续加压叶滤机如图10-7所示。
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图10-7 卧式连续加压叶滤机 排气口 2-排滤液阀 3-滤叶总管 4-大转盘 5-排渣阀 6-圆盘滤叶组 7-空心滤轴 8-滤饼槽 9-滤槽 Tianjin University
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10.6 袋式过滤器
袋式过滤器是利用过滤材料，使固体颗粒从含尘气体中分 离出来的一种分离设备。 10.6.1 结构及类型 袋式过滤器构造比较简单，如图10-23所示。。 袋式过滤器种类很多，其分类如下： （1）按含尘气流进气方式分类 可分为内滤式和外滤式。 （2）按含尘气体的流向与被分离粉尘的下落方向分类可分为 顺流式和逆流式。上述分类如图10-24所示。
10.1 过滤机
6、动态旋叶压滤机 动态压滤机分为旋叶压滤机和旋管压滤机，是应用动态过 滤原理，利用旋转件产生高剪切力，从而限制滤饼层的厚度， 获得很高的过滤速度。特别适合于高分散度、低浓度及可压缩 性物料的过滤。 动态旋叶压滤机如图10-8所示。
图10-8 旋叶压滤机结构
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10.6 袋式过滤器
(3)按清灰方式分类 袋式过滤器可分为机械振打式, 气环反吹式及脉冲袋式过滤器 等。 (4) 按过滤器内的压力分类 可分为负压式和正压式。 (5) 按滤袋的形状分类 可分为圆袋和扁袋两种。
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图10-23 袋滤器结构示意 1－排灰阀 2－电磁阀 3－喷嘴 4－文丘里管 5－滤袋骨架 6－灰斗 Tianjin University
图10-16 三转鼓沉降三足 式离心机示意图
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10.3 沉降离心机
螺旋卸料沉降离心机是在全速下同时连续完成进料、分 离、排液、排渣的离心机。 1、卧式螺旋卸料沉降离心机 (1) 工作原理 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。其工作原理如图10-17所示。
10.5.1工作原理 常用的切流式旋风 分离器的分离原理及结 构示意如图10-22所示。
图10-22 旋风分离器结构示意图 1-排灰管(或灰斗) 2-圆锥体 3-圆 筒体 4-进气管 5-排气管 6-顶盖
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10.5旋风分离器
10.5.2旋风分离器的优缺点 优点：构造简单，没有运动部件；操作不受温度、 压力限制；可分离出小到5μm的微粒。 缺点：气体在器内流动阻力大，微粒对器壁有较 严重的机械磨损；对气体流量的变动敏感；细粒子的 灰尘不能充分除净。
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图10-20 管式分离机 1-平皮带 2-皮带轮 3-主轴 4-液体收集 器5-转鼓 6-三叶板 7-制动器 8-转鼓下 轴承 Tianjin University
10.4离心分离机
图10-21 管式分离 机转鼓
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10.5旋风分离器
旋风分离器是利用 气态非均相在作高速旋 转时所产生的离心力, 将 粉尘从气流中分离出来 的干式气固分离设备。
图10-15 沉降离心原理示 意图
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10.3 沉降离心机
10.3.1 三足式沉降离心机 三足式沉降离心机结构与三足式过滤离心机的最大区别是 转鼓壁上不开孔。物料在离心力作用下, 固体颗粒沉降至转鼓 壁, 澄清的液体沿转鼓向上流动, 经拦液板连续溢流排出。当沉 渣达到一定厚度时停止进料。澄清液先用撇液管撇出机外, 再 将剩下较干的沉渣卸除。
10.1 过滤机
10.1.2真空过滤机
真空过滤机是用抽真空的方法抽取滤室内的气体，使滤室
与大气之间产生压差，迫使滤液穿过过滤介质，固体颗粒被 过滤介质截留，以到固液分离的目的。真空过滤机理和加压 过滤机理基本相同，所不同的是由于滤室内过滤介质的一侧 压力低于大气压，推动力较小。
真空过滤机的分类如图10-9所示，主要有间歇式和连续式
其中，过滤离心机的工作原理如图10-11所示。
过滤离心机分类如图10-12所示。
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10.2 过滤离心机
图10-11 过滤离心原理 1-滤饼 2-悬浮液 3-过滤介质 4-转鼓
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图10-12过滤离心机分类
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10.2 过滤离心机
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10.1 过滤机
图10-9 真空过滤机的分类
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10.1 过滤机
1、转筒真空过滤机 转筒真空过滤机是一种连续式的过滤机。其特点是把过滤、 洗涤、吹干、卸渣和清洗滤布等几个阶段的操作在转筒的旋 转过程中完成，转筒每旋转—周，过滤机完成一个循环周期。
制药设备与工程设计
第十章 机械分离设备
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主要内容
依靠机械作用力，对固-液、液-液、气-液、气-固等非均
相混合物进行分离的设备均称为机械分离设备。
常用的非均相分离方法主要有以下三种： ①过滤法 使非均相物料通过过滤介质，将颗粒截留在过 滤介质上而得到分离； ②沉降法 颗粒在重力场或离心力场内，借自身的重力或 离心力使之分离； ③离心分离 利用离心力的作用，使悬浮液中微粒分离。
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主要内容
10.1 过滤机
10.2 过滤离心机
10.3 沉降离心机
10.4离心分离机
10.5旋风分离器
10.6袋式过滤器
10.7机械分离设备的选择
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10.1 过滤机
10.1.1加压过滤机 在滤室内施加高于常压的 操作压力的过滤机称为加压过 滤机，简称压滤机。 压滤机按操作特点可分为 间歇式和连续式两类，其分类 祥见图10-1。
10.6 袋式过滤器
10.6.2 滤料的选择 滤料有天然纤维，化 学纤维以及纤维混合等多 种，目前广泛采用的是合 成纤维，如涤纶、尼龙、 维尼纶等。
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图10-24 内、外滤袋式过 滤器
10.2.1 三足离心机 三足式离心机大多为过滤式离心机,是制药厂中应用较普遍 的离心机。按卸料方式分有 人工上部卸料和刮刀下部卸料两种 形式。 常用的是间歇操作，上部卸料，其结构如图10-13所示。
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图10-13 人工上部卸料 三足式离心机结构 1-柱脚 2-底盘 3-主轴 4机壳 5-转鼓 Tianjin University
图10-1 加压过滤机的分类
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10.1 过滤机
1、板框压滤机 板框压滤机如图10-2所示。
图10-2 板框压滤机 1-滤液出口 2-尾板 3-滤框 4-滤板 5-头板 6-压紧装置
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10.1 过滤机
2、厢式压滤机 厢式压滤机与板框压滤机相似, 但是只有滤板，没有滤框。 如图10-3所示。
10.2 过滤离心机
10.2.2 活塞推料离心机 卧式活塞推料离心机是连续运转、自动操作、液压脉动 卸料的过滤式离心机。如图10-14所示的单级活塞推料离心 机。
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图10-14 单级活塞推 料离心机
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10.3 沉降离心机
沉降离心的原理如图10-15所示。沉降式离心机是一种鼓壁 上无孔，借助于离心力实现沉降分离的离心机。 典型的沉降离心机有三足式沉降离心机和螺旋卸料沉降离 心机两种。
10-18所示。
图10-18 立式螺旋卸料沉降离心机
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10.4离心分离机
10.4.1 碟式分离机
以叠加在一起的锥形碟片在高速旋转过程中对物料进行分 离的设备，主要用于液—液乳浊液分离和固—液悬浮液的分离
碟式分离机按分离原理分为离心澄清型和离心分离型两类。
如图10-19所示的分离乳浊液的碟式分离器，主要由转鼓、
图10-3厢式压滤机过滤原理 1-滤板 2-滤布
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10.1 过滤机
3、加压叶滤机 加压叶滤机主要用于悬浮液中固体含量较少（≤1%），和 需要液相而废弃固相的场合，如用于制药的分离过程等。如图 10-4所示。
图10-4 加压叶滤机的基本形式 （a）立式垂直滤叶 （b）立式水平滤叶 （c）卧式垂直滤叶 （d）卧式水平滤叶
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图10-17 螺旋卸料沉降离心机工 作原理 1-进料管 2-V形带轮 3,8-轴承 4输料螺旋 5-进料孔 6-机壳 7-转 鼓 9-行星差速器 10-过载保护装 置 11-溢流孔 12-排渣口 Tianjin University
10.3 沉降离心机
(2) 卧式螺旋离心机的使用
选用时考虑的几个方面。 对于易分离物料的固相脱水，可以得到含液量较低的固体。 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。
图10-10 转鼓真空过滤机操作示意图
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10.1 过滤机
2、其它真空过滤机 ① 真空抽滤器：结构简单，过滤推动力较重力过滤器大。 ② 真空叶滤机：结构简单，适于一般的泥浆状物料过滤，但操作条件较差， 劳动强度较高。 ③ 圆 盘真空过滤机：按单位过滤面极算价格最低，占地面积小，但滤饼湿度 高于转鼓真空过滤机。由于过滤面为立式，滤饼厚薄不均，易龟裂，不易洗 涤，薄层滤饼卸料 困难，滤布磨损快，且易堵塞。易于处理沉降速度不高， 易过滤的物料，不适合处理非黏性物料，应用范围与转鼓真空过滤机相同。 ④ 转台真空过滤机：结构简单，洗涤效果好，对于脱水快的料浆，单台过滤 机的处理量大，缺点是，占地面积大，滤布磨损快，且易堵塞。 ⑤ 翻斗真空过滤机：可过滤黏稠的物料，适应性强，适用于分离含固量的质 量分数大于20%，密度较大，且易分离和滤饼要进行充分洗涤的料浆，常用 于化工，轻工等行业。 ⑥ 带式真空过滤机：分固定室式，移动室式，滤带间歇移动时三种，带式真 空过滤机是水平过滤面，上面加料，过滤效率高，洗涤效果好，滤饼厚度可 调，滤布可正反两面同时洗涤，操作灵活，维修费用低，可应用于化工，制 药，食品行业，对于沉降速度较快的料浆的分离性能好，当滤饼需要洗涤时 更为优良。
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10.2 过滤离心机
利用离心力作为推动力分离液相非均相的过程称为离心分
离。其设备称为离心机，有时也称离心设备。 用作固液分离的离心机一般可分为两类： (1) 过滤离心装 置，固相截留在可渗透隔板表面而允许液相通过；(2) 离心沉 降机，它要求两相有密度差。 离心机的适用范围极广，从不同分子量的气体分离到将近 6mm的碎煤脱水都适宜。
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。 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。
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10.3 沉降离心机
2、立式螺旋卸料沉降离心机 该机型的工作原理与卧螺离心 机基本相同，主要是转鼓的位 置布置和支承方式不同，如图
机壳、传动系统、控制系统和机座组成。
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10.4离心分离机
图10-19 碟式离心机
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10.4离心分离机
10.4.2 管式分离机 管式分离机是高分离因数的 离心机, 分离因数可达 15000~65000。适用于含固量 低于 1% 、固相粒度小于5μm 、 粘度较大的悬浮液澄清, 或用于 轻液相与重液相密度差小、分 散性很高的乳浊液及液-液-固三 相混合物的分离。 管式分离机结构如图10-20 所示。
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10.1 过滤机
4、转鼓加压过滤机 转鼓加压过滤机是在静止外筒内套装转鼓，外形及结构与 转滚真空过滤机相似，见图10-5。
图10-5 转鼓加压过滤机 1-转鼓； 2-外筒； 3-滤布清洗喷嘴； 4-刮刀；5-隔板； 6-滤液管； 7-滤板
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5、连续式加压叶滤机 （1）立式连续加压叶滤机 立式连续加压过滤机结构如图10-6所示。
图10-6 立式连续加压叶滤机 1-挠性管 2-搅拌器 3-矩形滤叶
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（2）卧式连续加压叶滤机 卧式连续加压叶滤机如图10-7所示。
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图10-7 卧式连续加压叶滤机 排气口 2-排滤液阀 3-滤叶总管 4-大转盘 5-排渣阀 6-圆盘滤叶组 7-空心滤轴 8-滤饼槽 9-滤槽 Tianjin University
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10.6 袋式过滤器
袋式过滤器是利用过滤材料，使固体颗粒从含尘气体中分 离出来的一种分离设备。 10.6.1 结构及类型 袋式过滤器构造比较简单，如图10-23所示。。 袋式过滤器种类很多，其分类如下： （1）按含尘气流进气方式分类 可分为内滤式和外滤式。 （2）按含尘气体的流向与被分离粉尘的下落方向分类可分为 顺流式和逆流式。上述分类如图10-24所示。
10.1 过滤机
6、动态旋叶压滤机 动态压滤机分为旋叶压滤机和旋管压滤机，是应用动态过 滤原理，利用旋转件产生高剪切力，从而限制滤饼层的厚度， 获得很高的过滤速度。特别适合于高分散度、低浓度及可压缩 性物料的过滤。 动态旋叶压滤机如图10-8所示。
图10-8 旋叶压滤机结构
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10.6 袋式过滤器
(3)按清灰方式分类 袋式过滤器可分为机械振打式, 气环反吹式及脉冲袋式过滤器 等。 (4) 按过滤器内的压力分类 可分为负压式和正压式。 (5) 按滤袋的形状分类 可分为圆袋和扁袋两种。
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图10-23 袋滤器结构示意 1－排灰阀 2－电磁阀 3－喷嘴 4－文丘里管 5－滤袋骨架 6－灰斗 Tianjin University
图10-16 三转鼓沉降三足 式离心机示意图
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10.3 沉降离心机
螺旋卸料沉降离心机是在全速下同时连续完成进料、分 离、排液、排渣的离心机。 1、卧式螺旋卸料沉降离心机 (1) 工作原理 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。其工作原理如图10-17所示。
10.5.1工作原理 常用的切流式旋风 分离器的分离原理及结 构示意如图10-22所示。
图10-22 旋风分离器结构示意图 1-排灰管(或灰斗) 2-圆锥体 3-圆 筒体 4-进气管 5-排气管 6-顶盖
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10.5旋风分离器
10.5.2旋风分离器的优缺点 优点：构造简单，没有运动部件；操作不受温度、 压力限制；可分离出小到5μm的微粒。 缺点：气体在器内流动阻力大，微粒对器壁有较 严重的机械磨损；对气体流量的变动敏感；细粒子的 灰尘不能充分除净。
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图10-20 管式分离机 1-平皮带 2-皮带轮 3-主轴 4-液体收集 器5-转鼓 6-三叶板 7-制动器 8-转鼓下 轴承 Tianjin University
10.4离心分离机
图10-21 管式分离 机转鼓
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10.5旋风分离器
旋风分离器是利用 气态非均相在作高速旋 转时所产生的离心力, 将 粉尘从气流中分离出来 的干式气固分离设备。
图10-15 沉降离心原理示 意图
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10.3 沉降离心机
10.3.1 三足式沉降离心机 三足式沉降离心机结构与三足式过滤离心机的最大区别是 转鼓壁上不开孔。物料在离心力作用下, 固体颗粒沉降至转鼓 壁, 澄清的液体沿转鼓向上流动, 经拦液板连续溢流排出。当沉 渣达到一定厚度时停止进料。澄清液先用撇液管撇出机外, 再 将剩下较干的沉渣卸除。
10.1 过滤机
10.1.2真空过滤机
真空过滤机是用抽真空的方法抽取滤室内的气体，使滤室
与大气之间产生压差，迫使滤液穿过过滤介质，固体颗粒被 过滤介质截留，以到固液分离的目的。真空过滤机理和加压 过滤机理基本相同，所不同的是由于滤室内过滤介质的一侧 压力低于大气压，推动力较小。
真空过滤机的分类如图10-9所示，主要有间歇式和连续式
其中，过滤离心机的工作原理如图10-11所示。
过滤离心机分类如图10-12所示。
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10.2 过滤离心机
图10-11 过滤离心原理 1-滤饼 2-悬浮液 3-过滤介质 4-转鼓
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图10-12过滤离心机分类
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10.2 过滤离心机