離心機是利用離(lí)心力,分離液體與固(gù)體顆(kē)粒或(huò)液體與液體的混合(hé)物中各組分的機械。
離(lí)心(xīn)機主要用於將懸浮液中的(de)固體顆粒與液體分開;或將乳濁液中兩(liǎng)種密度不同(tóng),又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶(nǎi)油);它也可用於(yú)排除(chú)濕固體中的液體(tǐ),例如用洗衣機甩幹濕衣(yī)服;特(tè)殊的超速管式分離(lí)機還可分離不同密度的氣體混合物;利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速(sù)度不同的特點,有的沉降離心機還可對固體顆粒按密(mì)度或粒度進行分級。
離心(xīn)機大量應(yīng)用於化工、石(shí)油(yóu)、食(shí)品、製藥、選礦、煤炭、水處理和船(chuán)舶等部門。
中國古(gǔ)代,人們用繩(shéng)索的(de)一端係住陶罐(guàn),手握繩索的另一(yī)端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓(yā)出陶罐中蜂蜜,這就(jiù)是離(lí)心分離原(yuán)理的早(zǎo)期應用。
工業離心機誕生於歐洲,比如(rú)19世紀中葉,先後出現(xiàn)紡織品脫水用的三足(zú)式離心機,和製糖廠分離結晶砂糖(táng)用的上懸式離心機。這些最早的離心(xīn)機都是間歇操作和人工排(pái)渣的。
由於卸渣機構的改進,20世紀30年代出(chū)現了連續操(cāo)作的離心機,間歇操作離心機(jī)也因實現了自(zì)動控製而得到發展(zhǎn)。
工業用離心機按結(jié)構和分離要求,可分為過濾(lǜ)離心機、沉(chén)降離(lí)心機和分離(lí)機三類。
離心機有一個繞本身軸線高速(sù)旋轉的圓筒,稱為轉(zhuǎn)鼓,通常由電動機驅動。懸浮(fú)液(或乳濁液)加入轉鼓後,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心(xīn)力(lì)作用下各組分分離,並分別排出。通常,轉鼓轉速越高(gāo),分離效果也越(yuè)好。
離心分離機的作用(yòng)原理有離心過(guò)濾(lǜ)和離心沉(chén)降兩種。離心過濾是使懸浮液在離(lí)心(xīn)力場下(xià)產生的離心壓力,作用在過濾介質上,使液(yè)體通過過濾介質成(chéng)為濾(lǜ)液(yè),而固體顆粒被(bèi)截留在過濾介質表麵,從(cóng)而實現液-固(gù)分離;離心沉降是利用(yòng)懸浮液(或乳濁(zhuó)液)密度不同的各組分(fèn)在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現液-固(或液- 液(yè))分離。
還有一類(lèi)實驗分析用的(de)分離機,可進行液體澄清(qīng)和(hé)固體顆粒富集,或液-液分離,這類分離機有(yǒu)常(cháng)壓、真空、冷凍條件(jiàn)下操作的不同結構型式。
衡(héng)量離心分離機(jī)分離性能的重要指(zhǐ)標是分(fèn)離因數。它表示被(bèi)分離物料在轉鼓內所受的離心力與其重力的比值,分離因(yīn)數越大(dà),通常分離也越迅速,分離效果越好。工業用離心分離機的分離因數一般為100~20000,超速管式分離機的分離因數可高達62000,分析用超速分離機的分離因數最高達610000。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作麵積,工作麵(miàn)積大處理能(néng)力也大。
過濾離心機和沉降離心機,主要(yào)依靠加大轉鼓直徑來擴大轉鼓圓周上的工作麵;分離機除轉鼓圓周壁外,還有附加工作麵,如碟式分離機的碟片和室式離(lí)機的內筒,顯著增大了沉降工作麵。
此(cǐ)外,懸浮液中固體顆粒越細則分離越困難,濾液或分離液中帶走的細顆粒會增加,在這種情況下(xià),離心分離機需要有較高的分離因數(shù)才能有效地(dì)分離;懸浮液中液體粘度大時,分離速度減慢;懸浮液或(huò)乳濁液各組(zǔ)分(fèn)的密度差大,對離心沉降有利,而懸浮液(yè)離心過(guò)濾則不要求各組分有密度(dù)差。
選擇離心分離機須根據懸浮液(yè)(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體(或兩(liǎng)種液體)的密度差、液體粘度(dù)、濾渣(或沉渣)的特性,以及分離的要求等進行綜合分(fèn)析,滿足對(duì)濾渣(沉渣)含(hán)濕量(liàng)和濾(lǜ)液(分離液(yè))澄清度的要求,初步選擇采用哪一類離心分離機。然(rán)後按處理量和對操作的自動化要(yào)求,確定離(lí)心機(jī)的(de)類型和規格,最後經實際試驗驗證。
通常,對於含有粒度(dù)大於0.01毫米(mǐ)顆粒的懸浮液,可選用過濾離心機;對於懸浮(fú)液中顆粒細小或可壓縮(suō)變形的,則宜選用(yòng)沉(chén)降(jiàng)離心機;對於懸浮液含固(gù)體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時,應選用分離機。
離心分離機未來(lái)的發展趨(qū)勢將是強化分離性能、發展大型的離心分離機、改進卸渣機構、增加(jiā)專用和組合轉鼓離心機、加(jiā)強分離理論研究和研究離心分離過(guò)程最佳化控製技術(shù)等(děng)。
強化分離性能(néng)包括提高轉鼓轉速;在離心(xīn)分離過程中增加新的推動力(lì);加快推渣速度;增大轉鼓長度使離心沉降分離的時間延長等。發(fā)展大型的離心分離機,主要是加大轉(zhuǎn)鼓直徑和采用雙麵轉鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設備投資、能耗和維修費降低。理論研究方麵,主(zhǔ)要(yào)研究轉鼓內流體流動狀況和濾渣形成機理,研究最小分離度和處理能(néng)力的(de)計算(suàn)方(fāng)法。