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带您来了解离心机简史(一)

更新时间:2011-03-11      点击次数:388

离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。

  离心机主要用于将悬浮液中的低温冷却液循环泵固体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

  离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

  中国古代,人们用绳索的一端系住陶罐,手握绳索的另一端,旋转甩动陶罐,产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜,这就是离心分离原理的早期应用。

  工业离心机诞生于欧洲,比如19世纪中叶,先后出现纺织品脱水用的三足式离心机,和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些zui早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。

  由于卸渣机构的改进,20世纪30年代出现了连续操作的离心机,间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。

  工业用离心机按结构和分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。

  离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下各组分分离,并分别排出。通常,转鼓转速越高,分离效果也越好。

  离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力,作用在过滤介质上,使液体通过过滤介质成为滤液,而固体颗粒被截留在过滤介质表面,从而实现液-固分离;离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理,实现液-固(或液-液)分离。

  还有一类实验分析用的分离机,可进行液体澄清和固体颗粒富集,或液-液分离,这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型式。

  衡量离心分离机分离性能的重要循环水真空泵指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值,分离因数越大,通常分离也越迅速,分离效果越好。工业用离心分离机的分离因数一般为100~20000,超速管式分离机的分离因数可高达62000,分析用超速分离机的分离因数zui高达610000。决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积,工作面积大处理能力也大。

  选择离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣(沉渣)含湿量和滤液(分离液)澄清度的要求,初步选择采用哪一类离心分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求,确定离心机的类型和规格,zui后经实际试验验证。

  通常,对于含有粒度大于0.01毫米颗粒的悬浮液,可选用过滤离心机;对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的,则宜选用沉降离心机;对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时,应选用分离机。

  离心原理

  当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。

  此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。

  离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

  离心机的分类

  一、按分离因素Fr值,可将离心机分为以下几种型式:

  1、常速离心机

  Fr≤3500(一般为600~1200),这种离心机的转速较低,直径较大。

  2、高速离心机

  Fr=3500~50000,这种离心机的转速较高,一般转鼓直径较小,而长度较长。

  3、超高速离心机

  Fr>50000,由于转速很高(50000r/min以上),所以转鼓做成细长管式。

  分离因素Fr是指物料在离心力场中所受的离心力,与物料在重力场中所受到的重力之比值。

  二、按操作方式,可将离心机分为以下型式:

  1、间隙式离心机

  其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作,并采用人工、重力或机械方法卸渣,如三足式和上悬式离心机。

  2、连续式离心机

  其进料、分离、洗涤和卸渣等过程,有间隙自动进行和连续自动进行两种。

  三、按卸渣方式,可将离心机电热套分为一下型式:

  1、刮刀卸料离心机

  工序间接,操作自动。

  2、活塞推料离心机

  工序半连续,操作自动。

  3、螺旋卸料离心机

  工序连续,操作自动。

  4、离心力卸料离心机

  工序连续,操作自动。

  5、振动卸料离心机

  工序连续,操作自动。

  6、颠动卸料离心机

  工序连续,操作自动。

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