离心分离机械设备(1)

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2020/11/30
离心分离机械设备(1)
液沿周围向下流动而得到分离。
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自动排出沉渣的离心澄清机
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分批自动排出沉渣的离心澄清机
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第四节 膜分离
一.定义
对溶液中粒径很小的粒子进行过滤分离的操作
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n 浓差极化现象
n 当待分离液从膜面一侧流过时，靠近膜面的液 体处于层流状态，水及小分子溶质透过膜，大 分子溶质则被膜阻留。被阻留分子从膜面返回 液体主流的速度，受分子通过层流区的扩散速 度所控制，当这一速度低于被阻留分子在膜面 聚集的速度，就逐渐在膜面上，行成一高浓度 的被阻留的溶质分子层。随着浓差极化愈来愈 严重，膜的滤出速度也愈来愈低
2.原理
n 离心分离机机的转鼓内有数十只(50-80)形状和尺寸相同的碟片, 碟片按一定间距(0.5-1.2mm)叠置起来组成碟片组，每只碟片在 离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布的圆孔许多这样的 碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成垂直的通道。两种不同重度 液体的混合液进入离心分离机后，通过碟片上圆孔形成的垂直通 道进入碟片间的隙道，并被带着高速旋转，由于两种不同重度液 体的离心沉降速度的不同，重液的离心沉降速度大，就离开轴线 向外运动，轻液的离心沉降速度小，则向轴线流动。这样，两种 不同重度液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。
n 离心机是在高速旋转的转鼓中，藉惯性离心力 的作用，过滤、澄清悬浮液，或将两种轻重不 同、互不溶解的液体分离的设备。
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一.分类
n 按作用原理分类 过滤式:（分离机）：转鼓壁上有孔并装滤布（三足式） 沉降式:（澄清机）：转鼓壁上无孔无滤布，碟片式、管式
n 按离心分离因素分类
常速离心机，分离因素f小于3000 中速离心机，分离因素f 3000-50000 高速离心机，分离因素f大于50000
薄层，以保护支持性介质的毛细孔在过滤时不被 微小的颗粒所堵塞。 3.使形成的滤饼具有多孔隙，并降低滤饼的可 压缩 性，提高过滤速度和延长过滤操作的周期。
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四、过滤速率的强化 过滤速率
dV/dτ= ΔP / [u （r0 l+R）]
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滤饼比阻力的异常性与过滤速度的强化
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n 设备动画\3分离过滤\膜分离过程示意图.swf
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三.膜分离过程
离。
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四.膜分离设备 • 板式膜过滤器 • 管式膜过滤器 • 中空纤维式膜分离器 • 螺旋卷式膜分离器
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5、真空过滤机
▪ 设备主体 ▪ 特点：将过滤、洗饼、吹干、卸饼分别在转鼓
的一周转动中完成。连续且滤饼阻力小。为恒 压恒速过滤过程。
▪ 操作过程 ▪ 设备改进
设备动画\3分离过滤\3-11转筒真空过滤机.swf
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第三节、离心分离设备
n 离心分离是在液相非均匀体系中，利用离心力 来达到液液分离，液固分离的方法，通称为离 心分离。分为离心沉降和离心过滤。
1．降低滤饼比阻力r0 r0 = 128a/(nлd4) 增大毛细孔直径d ，滤饼阻力r0 下降。 采用方法：
✓ 添加电解质、絮凝剂、凝固剂：d增大 ✓ 加助滤剂：小粒子附于其上成大粒子，d增大 ✓ 加热：胶体粒子变性凝固，d增大 ✓ 调PH：蛋白质等电点，溶解度变小或凝固，d增
大
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n 耕槽机：装于中央垂直转轴上，有耕 刀。
n 耕槽机作用：
n 进料时搅拌 n 后期疏松麦糟层 n 排糟
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n 要求：麦槽层厚度为0.3-0.4m n 过滤面积：100kg干麦芽需过滤面积0.5m2
左右。 n 特点：不用加过滤介质，运转费用低，滤液
澄清度好，但生产效率低 n 操作过程：
问题 n 关于提高过滤压力差ΔP是否是强化过滤
的的好途径?
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第二节 过滤设备
设备分类： 常压、加压、真空等过滤设备
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1、麦汁平底筛过滤槽
结构 上半部与糊化锅相似， 平底。 滤液排出管 过滤筛板 耕槽机
喷淋水装置
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n 主要部件
n 过滤筛板：由若干块排列组成离底812cm，水平，开长条形孔，开孔率 6%。
2．降低滤液粘度μ 升温 使粘度u下降
加酶 热敏性物料用加酶法
3．降低悬浮液中悬浮固体的浓度x0 工艺方面 主要从培养基方面考虑 设备方面 用连续能除渣的设备
4．热处理
热处理能使蛋白质等胶体粒子变性凝固， d 增大,使过滤速度大为提高。
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5. 提高过滤压力差ΔP
ΔP增加， dV/dτ增大 n 允许压差操作≦0.3Mpa n 开始压力小，逐步提高压力。
超高速离心机，分离因素f大于20万；
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二.离心力与转鼓直径和转速的关系
n 重量为M（kg）的物体旋转时，当其圆周速度为μ （ m/s ），旋转半径为R
（ m ），则产生的离心力为
n
n 式中 g ——重力加速度，m/s；n——转数，r/min； D——旋转直径，m。
如果以旋转角速度ω（弧度/秒）表示，并取旋转加速度 度之比称为“离心分离因数”，以 表示。则
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2、 快速过滤槽
结构 圆柱形或长方形
锥底结构, 槽身下部 装有5-7层过滤管。 特点
过滤面积和压差 增大了, 过滤速度快。
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3、板框式压滤机
n 设备动画\3分离过滤\3-4板框过滤 机.swf
n 设备动画\3分离过滤\板框压滤 机.swf
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结构 n 滤框：正方形 n 滤板：支撑滤布并提
供滤液流出的通道
n 通常使用压力： 3-5*105Pa。
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改进后的RCP设备操作过程
在过滤区形成的滤饼，依次经过吸脱、 洗饼、脱水、空气反吹剥离后行进的滤布载 着滤饼在通过滤饼脱离滚筒时，因方向转折， 滤饼被剥离。除去滤饼后再从正反两面用刷 子及高压喷嘴洗涤再生，重新进入过滤区，
压力差 筛分
超滤 0.001-0.02 um 压力差 筛分
反渗透 无孔
压力差 溶液-扩散
气体透过 无孔
压力差 溶液-扩散
透析
1-3nm
浓度差 筛分+扩散
电渗析 相对分子质量 电位差 离子迁移
小于200
渗透蒸发 无孔
分压差 溶液-扩散
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按膜分离推动力的不同分类 n 以静压力差为推动力的过程； n 以蒸气分压差为推动力的过程； n 以浓度差为推动力的过程； n 以电位差为推动力的过程.
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三足式离心澄清机
n 设备动画\3分离过滤\三足式离心机.swf
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碟片式离心机
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1.结构
• 转鼓：悬在转鼓 轴的顶端。
• 转鼓芯：在转鼓 内部，由50-80 只形状与尺寸相 同的碟片按一定 间距叠装而成。
离心澄清机的结构
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计划
➢ 授课时间
2学时
➢ 单元目标与要求
掌握过滤的基本理论各几种形式的过滤设备的结构原理及操作 方法
➢ 授课内容
过滤速度的强化，过滤设备，离心分离设备，膜分离设备。
➢ 重点和难点
过滤速度的强化方法，板框过滤机、碟片式离心过滤机的特点、 原理、结构与计算。
n 设备动画\3分离过滤\3-10 加压叶滤机.swf
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操作过程
过滤时器盖紧闭，从混合槽中将啤酒与硅 藻土混合液泵入过滤器，以制备硅藻土预涂 层。混合液中的硅藻土粒子被截留在滤叶表 面的细金属丝网上，而啤酒进入滤框内腔进 而从水平滤液总管流出。浊液返流，直至流 出澄清的啤酒，至此预涂层完成。然后将待 过滤啤酒过滤。
特点：比GP机速度高50-100%
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4、垂直式叶片硅藻土过滤机
n 结构
n 不锈钢圆柱体外壳，顶部 为快开式顶盖，底部有一 根水平滤液总管
n 滤叶：骨架为方形框，框 中间平面上夹持一层粗的 大孔格金属丝网，两侧有 细密的金属丝网（400500目），每只滤叶下有 接管接于滤液总管上。
渗透性越大，阻力越小
3、其他
耐酸碱性、耐热性
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(二 )天然纤维滤布和合成纤维滤布
棉花纤维或合成纤维织成的滤布是工业上应用 最广的过滤介质。
影响因素：纤维特性，耐热性，耐磨性，耐酸性 等等。
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(三) 松散粉粒过滤介质
构成沙滤床的硅藻土 用法：
1.作为深层过滤介质过滤悬浮液。 2.在挠性或刚性支持性介质表面上欲先形成硅藻土
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2、工作原理：当悬浮液在动压头的 作用下，经中心管流入高速旋转的碟 片之间的间隙时，便产生了惯性离心 力，其中密度较大的固体颗粒在离心 力的作用下向上层碟片的下表面运动， 而后沿碟片下表面向转子周围下滑， 液体则沿转子中心上升，从套管中排 出，达到分离的目的。同样对于乳浊 液的分离，轻液沿中心向上流动，重
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二、生物物料过滤特点 • 饼有高度可压缩性，过滤困难 • 胶体粒子能吸水，形成不流动的液体
层，过滤阻力增大。
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三、过滤介质
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（一）过滤介质的特性
1、过滤介质所能截留的固体粒子的大小
纤维
10um
硅藻土ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1um
超滤膜
0.5um
2、过滤介质的渗透性
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一、几个基本概念
• 过滤介质：一种能让液体通过，将固体粒子 截留的介质。
• 滤渣：滤浆中的固体粒子 • 滤饼：被截留在过滤介质上的滤渣 • 滤液：滤过的液体
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• 恒压过滤：将过滤操作的推动力维持在某一 不变的压力下进行。
• 恒速过滤：操作中以恒定的流量向过滤机供 料以维持过滤速率不变。
与重力加速
M增加，F增加； R增加，F增加； n增加，F增加显著
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三.离心澄清机和离心分离机 1.定义 n 离心澄清机定义：藉离心沉降速度的不
同将悬浮液中的液、固相分开的离心机 称作离心澄清机。 n 离心分离机定义：藉离心沉降速度的不 同将轻重不同或互不溶解的两种液体分 开的离心机称作离心分离机。
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➢ 膜分离的特点
➢ 膜分离过程不发生相变化，能耗低。 ➢ 膜分离过程在常温下进行。 ➢ 不仅适用于有机物，无机物和病毒、细菌
分离，还适用于一些共沸物或近沸物的分 离。
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二.膜分离过程的类型
按膜内平均孔径、推动力和传递机制进行分类
过程
孔径
推动力 机制
微滤 0.02-10um