離(lí)心機是利(lì)用離心力,分離液體與固體顆粒或液體與液體(tǐ)的混合物中各組分的機械。
離心機(jī)主要(yào)用於將懸浮液(yè)中的固體顆粒與液體分開;或將乳濁液中兩種密度不(bú)同,又互不(bú)相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油);它也可用於排除濕固體中的液體,例如用洗衣機甩幹濕衣服;特殊的超速管式分離機還可分離(lí)不(bú)同密度的氣體混合物;利用不同密(mì)度或粒度的固體顆粒(lì)在液體(tǐ)中沉降速度(dù)不同的特點,有的(de)沉降離心機還可對固體(tǐ)顆粒按密度或粒度進行分級。
離心機大量應用於化工、石油、食品、製藥、選礦、煤炭、水處(chù)理和(hé)船舶等部門。
中國古代,人們用繩索的一(yī)端係住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓(yā)出陶罐中蜂蜜,這就是離心分(fèn)離(lí)原理的早期應用。
工(gōng)業離心機誕生於歐洲,比如19世紀中葉,先後(hòu)出現紡織(zhī)品脫水用的三足式離心機,和製糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間(jiān)歇操作和人工(gōng)排渣的。
由於卸渣機構的改進,20世紀30年代出現了連(lián)續操作的離心機,間歇操作離心機也因實現了自動控製(zhì)而得到發展。
工業(yè)用離心機按結構和分離要求,可(kě)分為過濾離心機、沉降離心(xīn)機和分離機三類。
離心機有一個(gè)繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉(zhuǎn)鼓(gǔ),通(tōng)常由電動機驅動。懸(xuán)浮液(或乳濁液(yè))加(jiā)入轉鼓後,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心力作用下各組分分離,並分別排(pái)出。通常,轉鼓轉速越高,分離效果也越好。
離心分離機的作用原理有離心過濾和(hé)離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在(zài)離心力場下產生的離心壓(yā)力,作用(yòng)在過濾介質上,使液體(tǐ)通(tōng)過過濾介質成為(wéi)濾液,而(ér)固體(tǐ)顆粒(lì)被截(jié)留在(zài)過濾介質表麵,從而實現(xiàn)液-固分離;離心沉降是利用懸浮液(或乳(rǔ)濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅(xùn)速沉降分層的原理,實(shí)現液-固(或液- 液(yè))分離(lí)。
還(hái)有一類實驗(yàn)分析用的分離(lí)機,可(kě)進行液體澄清和固體顆粒富(fù)集,或液-液分(fèn)離,這類分離機有常壓(yā)、真空、冷凍條件(jiàn)下操作的不同結(jié)構型式。
衡量離心分離機分離性能的重要指標是(shì)分離因數(shù)。它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內所受的離心力與其重力的比值,分離因數越大,通常分離(lí)也越迅速,分離效果越好。工業用離心分(fèn)離機的分離因數一般為100~20000,超速管式分離(lí)機(jī)的分離因數可(kě)高達(dá)62000,分析用超速分(fèn)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,工作麵積大處理能力也大。
過濾離心(xīn)機(jī)和沉降離心機,主(zhǔ)要依(yī)靠加大轉鼓直徑來擴大轉鼓圓周上的工作(zuò)麵;分離機除轉鼓(gǔ)圓(yuán)周壁外,還有附加工作(zuò)麵,如碟式分離(lí)機的碟片和室(shì)式離機(jī)的內筒(tǒng),顯著增大了沉降工作麵。
此外,懸(xuán)浮液中固體顆粒越(yuè)細則分離越困難,濾液或分離液中帶走(zǒu)的細顆粒會增加,在這種情況下,離心分離機需要有較高的分離因數才(cái)能有效地分離;懸浮液中液體粘度大時,分離速度減慢;懸浮液或乳濁液各組分的(de)密度差大,對離心沉降有利,而(ér)懸浮液離心(xīn)過濾則不要求各組分有密(mì)度差(chà)。
選擇離心分(fèn)離機須根據懸浮(fú)液(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體(tǐ)(或兩種液體)的密度差、液體粘度、濾渣(或沉渣)的特(tè)性,以(yǐ)及分離(lí)的要求等進(jìn)行綜合分析,滿足對濾渣(沉渣)含濕量和濾液(分離液)澄清度的要求,初步選擇采用哪一類離心分離機。然後按處(chù)理量和對操作的自動化要求,確定離心機(jī)的類型和規格,最後經實際試驗驗(yàn)證。
通(tōng)常,對於含有粒度大於0.01毫米顆粒的(de)懸浮液,可選用過濾離心機;對於懸浮液中顆(kē)粒細小或可壓縮變形的,則宜選用沉降離心機;對於懸浮液(yè)含(hán)固體(tǐ)量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時(shí),應選用(yòng)分(fèn)離機(jī)。
離心分離機未來的發(fā)展趨(qū)勢將是強化分離(lí)性能、發展大型的離心分離(lí)機、改進卸渣機構、增加專用和組合轉鼓離心機、加強分離理論研究和研究離(lí)心分離過程最佳化控製技術(shù)等。
強化分離性能包(bāo)括提高轉鼓轉速(sù);在離心分離過程(chéng)中增加新的推(tuī)動力;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。發展大型的(de)離心分離機,主要(yào)是加大(dà)轉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(wéi)修費降低。理論(lùn)研究(jiū)方麵,主要研究(jiū)轉鼓內流體流動狀況和濾渣(zhā)形成機理,研究最小分離度和處理能(néng)力的計算方法。