离心机的典型结构及工作原理.
离心机的典型结构及工作原理
n
30
rad
s m s
v Rw
Dn
60
（切线速度）
颗粒向心加速度： an R w 2
s2 颗粒离心惯性力： Fk m an m R w2
m
N
分离因数 Fr 定义：颗粒自身离心惯性力与其重力之比，为分离因数
2 F an R • 分离因数： k Fr G g g
定义：由液体和悬浮于其中的一种或数种其它液体所组成的系统， 称为乳浊液。 其中： 主液体相为连续相。 其它液体相为副液相，或叫：分散相，非连续相。
乳浊液主要是指液—液相组成的非均匀混合物。 如：油水混合物，形成水包油时，水为主液相，油为分散相。 分散相液珠直径：一般：0.1< d <0.4~0.5 m 液珠直径再大时会分层。
分离因数Fr是表示离心机分离能力的主要指标，是一个重要性 能参数。 Fr 值越大，表明分离效果越好。 R↑ 转鼓直径增大 Fr ↑及Fk↑方法 ω↑ 转鼓转速提高(当结构一定时, ω↑ 效果更好)
(2) .物料产生的离心压力
任意半径处离心压力：
1 Fc 2 r 2 r12 2
转鼓壁上离心压力：r = R
pa ( N
2
)
(离心压力最大，R为转鼓内径）
1 Fc 2 R 2 r12 2
pa
3
式中： — —物料密度 kg m r1 — —物料环内径， m.
• (二) .离心机分类
过滤式离心机
分为三类：
沉降式离心机 分离机
共同特点：
体积小，结构紧凑，分离效率高，生产能力大，附属设备少。
分离原理——三足自动刮刀下部卸料式
离心机工作原理
离心机工作原理离心机是一种常见的分离设备，广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
它通过利用物料在离心力作用下的不同密度和粒径而实现分离的目的。
下面将详细介绍离心机的工作原理。
一、离心力的产生离心机的工作原理基于离心力的作用。
离心力是指物体在旋转体上运动时所受到的向外的力，它的大小与物体质量、旋转半径和角速度有关。
离心机通过高速旋转的转鼓产生强大的离心力，将物料分离出不同的组分。
二、离心机的结构离心机主要由机电、转鼓、传动系统、控制系统和外壳等部份组成。
1. 机电：提供动力，驱动转鼓高速旋转。
2. 转鼓：是离心机的核心部件，通常为圆筒形，在内部安装有分离筒。
物料进入转鼓后，在离心力的作用下，不同密度和粒径的组分将分离出来。
3. 传动系统：将机电的旋转运动传递给转鼓，通常采用皮带、齿轮等方式。
4. 控制系统：用于控制离心机的启停、转速等参数，确保离心机的安全运行。
5. 外壳：保护离心机内部的零部件，同时具有隔音、防护等功能。
三、离心机的工作过程离心机的工作过程普通包括进料、分离和排渣等步骤。
1. 进料：物料通过进料管道进入转鼓内部。
2. 分离：在高速旋转的转鼓内，物料受到离心力的作用，不同密度和粒径的组分将分离出来。
重组分通常被称为沉渣或者固相，而轻组分则被称为悬浮液或者液相。
3. 排渣：沉渣通过排渣机构从转鼓中排出，而悬浮液则通过出料口排出。
四、离心机的应用离心机广泛应用于各个领域，如下所示：1. 化工行业：用于分离液体和固体颗粒，如化工废水处理、溶剂回收等。
2. 制药行业：用于分离药物、药液和固体颗粒，如药物提取、药物纯化等。
3. 食品格业：用于分离悬浮液和固体颗粒，如果汁澄清、乳制品分离等。
4. 环保行业：用于处理污水、废水和固体废物，如污泥脱水、固体废物处理等。
五、离心机的优势和注意事项离心机具有以下优势：1. 分离效果好：离心机能够快速、高效地将物料分离，提高生产效率。
2. 操作简便：离心机的操作相对简单，只需设置好参数即可。
离心机工作原理
离心机工作原理离心机是一种常用的实验室设备，用于分离混合物中的固体颗粒或液体。
它基于离心力的原理工作，通过旋转运动将混合物中的组分分离开来。
下面将详细介绍离心机的工作原理。
1. 离心力的产生离心机的工作原理基于离心力的产生。
离心力是一种惯性力，产生于物体在旋转运动中的离心作用。
当物体沿着曲线运动时，它会受到一个指向曲线中心的力，这个力就是离心力。
离心机通过高速旋转实现离心力的产生。
2. 离心机的结构离心机通常由以下几个主要部分组成：- 主机：包括电机和转子，用于产生旋转运动；- 转子：安装样品的容器，通常是圆盘状或圆柱状，可以容纳多个样品管或离心管；- 速度调节装置：用于控制离心机的转速；- 温度控制装置：用于控制离心机的工作温度；- 控制面板：用于设置离心机的参数和监控工作状态。
3. 离心机的工作过程离心机的工作过程通常包括以下几个步骤：- 样品装载：将待分离的样品装入离心管中，并将离心管放入转子中；- 转速设定：根据需要，设置离心机的转速和离心时间；- 加速：启动离心机，电机开始旋转，逐渐加速；- 离心：当离心机达到设定的转速后，离心力开始作用于样品，使其分离；- 分离：离心力使得样品中的固体颗粒或液体分离出来，固体颗粒沉积在离心管底部，液体则上升到离心管顶部；- 停止：离心时间结束后，离心机停止旋转，样品可以取出进行后续处理。
4. 离心机的应用离心机广泛应用于生物医学、化学、生物工程等领域。
它可以用于细胞分离、DNA/RNA提取、蛋白质纯化、血液分离、细菌培养等实验和生产过程中。
离心机的高速旋转和离心力的作用可以有效地分离出不同密度的物质，提高实验效率和准确性。
总结：离心机是一种基于离心力原理工作的实验室设备，通过高速旋转产生的离心力将混合物中的固体颗粒或液体分离出来。
离心机的工作过程包括样品装载、转速设定、加速、离心、分离和停止等步骤。
离心机广泛应用于生物医学、化学、生物工程等领域，对实验和生产过程中的分离操作起到重要作用。
离心机工作原理
离心机工作原理离心机是一种常见的机械设备，用于分离混合物中的固体和液体成分。
它基于离心力的原理，通过旋转运动将物质分离出来。
下面将详细介绍离心机的工作原理。
一、离心力的原理离心力是指物体在旋转运动中受到的向心力。
当物体以一定的角速度旋转时，离心力会使物体向离旋转轴的方向产生加速度。
离心机利用这种离心力来分离混合物中的固体和液体。
二、离心机的组成部分离心机主要由以下几个部分组成：1. 机壳：离心机的外部结构，用于固定和保护内部机械部件。
2. 旋转轴：离心机内部的旋转轴，通过电机驱动旋转。
3. 离心篮：位于旋转轴上的篮子状结构，用于装载待分离的混合物。
4. 电机：提供动力，驱动旋转轴和离心篮进行旋转。
5. 控制系统：用于控制离心机的启停、转速和运行时间等参数。
三、离心机的工作过程离心机的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 装载混合物：将待分离的混合物装入离心篮中，注意平衡装载，避免不均匀负荷对离心机产生不良影响。
2. 启动离心机：通过控制系统启动离心机，电机开始旋转，旋转轴带动离心篮一起旋转。
3. 产生离心力：随着离心机的旋转，离心篮内的混合物也随之旋转。
由于离心力的作用，固体颗粒会受到向外的离心力，向离心篮的壁面靠拢；而液体则受到向内的离心力，靠近离心轴。
4. 分离固液：离心力的作用下，固体颗粒逐渐沉积在离心篮的壁面上形成固体层，而液体则形成液体层，二者之间形成分界面。
5. 停止离心机：当达到分离要求时，通过控制系统停止离心机的旋转。
6. 取出分离物：打开离心机的机壳，取出离心篮内的固体和液体分离物。
四、离心机的应用领域离心机广泛应用于各个领域，如：1. 医药领域：用于制备药物、细胞分离等。
2. 食品工业：用于榨取果汁、分离乳脂肪等。
3. 石油工业：用于原油分离、油水分离等。
4. 环保领域：用于废水处理、固体废弃物处理等。
五、离心机的优势和注意事项离心机具有以下优势：1. 分离效率高：利用离心力进行分离，分离效果较好。
离心机的典型结构及工作原理.
n
30
rad
s m s
v Rw
Dn
60
（切线速度）
颗粒向心加速度： an R w 2
s2 颗粒离心惯性力： Fk m an m R w2
m
N
分离因数 Fr 定义：颗粒自身离心惯性力与其重力之比，为分离因数
2 F an R • 分离因数： k Fr G g g
• 上悬式离心机
上悬轴承结构
优点：① 对物料适应性强，适应不同浓度的悬浮液。
② 加料、卸料不停机，连续运转，相对效率高。 ③ 结构相对简单。 缺点：①加料、卸料时要减速，运转具有周期性。 ②主轴较长，易产生挠曲变形。
另有结构类型：① 上悬刮刀卸料式。 ② 上悬自动卸料式。
• （3） 卧式刮刀卸料离心机
悬浮液分类：
按固体颗粒大小和浓度分（可用重量百分数、体积百分表示） ⑴ 粗颗粒悬浮液：粒径 d > 50 m ⑵ 高浓度悬浮液：浓度 ＞10% ⑶ 细颗粒悬浮液：粒径 d < 50 m ⑷ 低浓度悬浮液：浓度 ＜10%
选用过滤式离心机 选用沉降式离心机或过滤机
过滤式离心机
沉降式离心机
• (二).乳浊液
分离因数Fr是表示离心机分离能力的主要指标，是一个重要性 能参数。 Fr 值越大，表明分离效果越好。 R↑ 转鼓直径增大 Fr ↑及Fk↑方法 ω↑ 转鼓转速提高(当结构一定时, ω↑ 效果更好)
(2) .物料产生的离心压力
任意半径处离心压力：
1 Fc 2 r 2 r12 2
转鼓壁上离心压力：r = R
物理分离种类：
离心沉降（如：沉降式离心机，分离机）
沉降式： 重力沉降 （如：沙层自由沉降） 离心过滤（如：过滤式离心机） 加压过滤 真空过滤 （如：各种压滤机） 深层过滤 振动筛
离心机的典型结构及工作原理分析
• 分为：⑴ 螺旋卸料式沉降离心机（有：卧式；立式） • ⑵ 刮刀卸料卧式沉降离心机 • ⑶ 三足式沉降离心机
（1）螺旋卸料式沉降离心机 广泛用于：
化工、石油、冶金、制药、轻工、食品、污水处理等 用来处理颗粒粒度 d<10μm 的悬浮液。
工作特点：连续加料、分离、卸料，全速运转，转速较高
n=7000~8000rpm。
定义：由液体和悬浮于其中的一种或数种其它液体所组成的系统， 称为乳浊液。 其中： 主液体相为连续相。 其它液体相为副液相，或叫：分散相，非连续相。
乳浊液主要是指液—液相组成的非均匀混合物。 如：油水混合物，形成水包油时，水为主液相，油为分散相。 分散相液珠直径：一般：0.1< d <0.4~0.5 m 液珠直径再大时会分层。
结构：
转鼓，螺旋输送器，变速器，进料管，带轮，外壳，过载保护装 置，液位调节装置等。 转鼓转速为 n b——由电机直接带动，转鼓上只有卸料口。
螺旋输送器转速 n S——由转鼓驱动行星差速器带动，转向与转鼓 相同。
n S ＞n b n S ＜n b
为正差转速（一般机型）
为负差转速。
两者转差率：
ns nb a 100% 0.2 ~ 3% nb
5.2 过滤式离心机
5.2.1 过滤式离心机
依靠滤网和离心力作用的离心机为过滤离心机。 结构特点：滤网、转鼓。 共有五种类型。 三足式过滤离心机
上悬式离心机 卧式刮刀卸料离心机
卧式活塞卸料离心机
离心惯性力卸料式离心机
范围： 固体颗粒较大 的悬浮液 （d >10μm)
过滤式离心机原理：
转鼓壁上有许多小孔，壁内有过滤网（滤布），悬浮液在 转鼓内旋转，靠离心力把液相甩出筛网，而固相颗粒被筛 网截留，形成滤饼，从而实现固、液分离。
离心机工作原理
离心机工作原理离心机是一种常见的分离设备，广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
它利用离心力将混合物中的不同组分分离出来。
下面将详细介绍离心机的工作原理。
一、离心力的产生离心机的工作原理基于离心力的作用。
离心力是一种惯性力，当物体在旋转的惯性作用下，向远离旋转中心的方向产生的力。
离心机通过高速旋转的转子产生强大的离心力，从而实现混合物分离。
二、离心机的组成部分离心机主要由以下几个部分组成：1. 主机：离心机的主体部分，包括电机、转子和离心机壳体。
2. 转子：转子是离心机的核心部件，它通过电机驱动高速旋转。
转子通常有不同的设计，以适应不同的分离需求。
3. 离心机壳体：离心机壳体是容纳转子和样品的外部结构，它具有良好的密封性能，确保离心过程安全可靠。
4. 控制系统：离心机的控制系统包括启停控制、转速控制和温度控制等功能，以确保离心过程的稳定性和安全性。
三、离心机的工作过程离心机的工作过程主要包括样品加载、离心力产生、分离过程和收集分离物等几个步骤。
1. 样品加载：将待分离的混合物样品装入离心机的转子中。
通常，样品会被装入离心管或离心杯中，然后放置在转子的相应位置。
2. 离心力产生：启动离心机，电机驱动转子高速旋转。
转子的高速旋转产生强大的离心力，使样品中的不同组分受到不同的离心力作用。
3. 分离过程：离心力作用下，样品中的不同组分会受到不同的离心力，从而产生分离效果。
比如，离心机可以将固体颗粒从液体中分离出来，或者将不同密度的液体分离开来。
4. 收集分离物：离心过程结束后，离心机会停止旋转。
此时，分离出来的物质会沉积在离心管或离心杯的底部。
可以通过倾倒或吸取的方式将分离物收集起来。
四、离心机的应用领域离心机在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 化工领域：离心机可以用于化学反应过程中的分离和纯化，如分离溶剂和溶质、分离固体颗粒等。
2. 制药领域：离心机可用于药物的纯化、分离和浓缩，如分离药物和杂质、分离生物制剂等。
离心机工作原理
离心机工作原理离心机是一种常见的机械设备，广泛应用于化工、制药、食品加工等领域。
它通过旋转运动产生离心力，将混合物中的固体颗粒或者液体分离出来。
下面将详细介绍离心机的工作原理。
一、离心力的产生离心机的工作原理基于离心力的产生。
离心力是一种惯性力，它产生于旋转物体上的点，指向远离旋转轴的方向。
离心机通过高速旋转，产生巨大的离心力，使混合物中的组分分离。
二、离心机的构造离心机由以下几个主要部份组成：1. 旋转部件：包括转子和转轴，转子是离心机中旋转的部份，转轴用于支撑和连接转子。
2. 驱动系统：用于提供旋转力矩，驱动转子高速旋转。
3. 控制系统：用于控制离心机的运行参数，如转速、时间等。
4. 分离室：用于接收混合物并进行分离。
5. 操作面板：用于设置和监控离心机的运行参数。
三、离心机的工作过程离心机的工作过程通常包括以下几个步骤：1. 样品加载：将待分离的混合物通过样品管或者容器加入离心机的分离室中。
2. 设定参数：根据需要，设置离心机的转速、时间等参数。
3. 启动离心机：通过操作面板启动离心机，驱动转子开始高速旋转。
4. 分离过程：在高速旋转的作用下，混合物中的固体颗粒或者液体味受到离心力的作用，向离心机的外部或者内部挪移。
5. 分离完成：根据设定的时偶尔其他条件，离心机住手旋转，分离过程结束。
6. 取出样品：打开离心机的分离室，取出已分离的样品。
四、离心机的应用离心机广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 化学实验室：用于分离液体和固体的混合物，如分离细胞、蛋白质等。
2. 制药工业：用于分离药物中的杂质或者纯化药物。
3. 食品加工：用于分离和提取食品中的成份，如榨取果汁、提取油脂等。
4. 环境检测：用于分离和浓缩水样、土壤样品中的污染物。
5. 生物技术：用于分离和纯化基因、酶等生物大份子。
五、离心机的注意事项在使用离心机时，需要注意以下几个事项：1. 安全操作：遵守离心机的使用规范和操作程序，确保人员和设备的安全。
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• 5.1.1 分离物料的特性
分离的对象：非均匀混合物（非均一系） 非均匀混合物种类
悬浮液
（一）悬浮液
乳浊液
固体颗粒
定义：由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统称为悬 浮液。
其中：液相为主相，称为连续相。 固体颗粒为副相，称为分散相。
悬浮液的特性： 物理性质：密度（浓度）、粘度、表面张力等。 固相比： 固液浓度比。
5 离心机 Centrifugal Machine
5.1 离心机的典型结构及工作原理
• 混合物种类： （称非均一系；非均匀液体）
液—固相
液—液相
液—液—固相
气—液相
气—液——液相 气—液—固相
混合物的分离在多种行业中都存在，根据不同目的进行定向分离。
• 分离目的：
⑴ 获得有用的固相，排掉液相。 （如：选煤，制药，制糖，制碱，食品等）
颗粒的表示方法：颗粒尺寸，颗粒分布，颗粒形状。
1.颗粒尺寸： 常用粒径 d 表示
d > 50 m 粗颗粒
5< d <50 m 中等颗粒
d < 5 m
细颗粒
粒径的测量方法有：当量球径；当量圆径；统计直径。
2.粒度分布：
用不同粒径的颗粒在颗粒群中各自所占的比例或百分数表示。
粒度分布表达方式：⑴ 用总粒度数表示。 ⑵ 用单位长度上的粒度数表示。 ⑶ 用单位面积上的粒度数表示。 ⑷ 用单位体积内的粒度数表示。
3.颗粒形状：
固体颗粒形状一般不规则、多种多样、不同物体颗粒, 形状不同。
常见有：球形，椭圆形，扁圆形，片形，雪花形 等等。
• 5.1.2 分离原理及离心机分类 • (一)分离因数
离心分离原理： 利用转鼓旋转产生的离心惯性力，把悬浮液、乳浊液
及其它物料分离或浓缩。
（1）离心惯性力 Fk
转鼓角速度：w n
定义：由液体和悬浮于其中的一种或数种其它液体所组成的系统， 称为乳浊液。
其中： 主液体相为连续相。 其它液体相为副液相，或叫：分散相，非连续相。
乳浊液主要是指液—液相组成的非均匀混合物。 如：油水混合物，形成水包油时，水为主液相，油为分散相。
分散相液珠直径：一般：0.1< d <0.4~0.5 m 液珠直径再大时会分层。
乳浊液两相浓度发生变化时，主液相与副液相可以相互转换。
物理性质： 浓度，液珠大小，粘度，布朗运动系数等。
乳浊液分离难度较大，一般选用高速分离机进行，依靠高速旋 转把不同比重的液体分离开来。 如：管式分离机；碟片式分离机。
转速：n=4000~15000 r/min
• （三）固体颗粒
定义：在悬浮液中不分解的颗粒为固体颗粒。
⑵获得有用的液相，排掉固相。 （如：造酒，制药，榨油，食品等）
⑶分离固相与液相，均收回或排掉。 （如：污水处理，造纸，选煤等）
⑷分离液—液相，均收回或不收回。 （如：油水分离，燃料油提纯等）
分离方法： 物理方法、化学方法、电学方法（电解与电离）。
物理方法：
机械分离方法 （过滤；离心沉降） 比重沉淀方法 （沉降；浮选）
适应范围：固相含量高，固体颗粒较大的悬浮液（d >10μm)。
活塞卸料过滤离心机
（1）三足三足式过式滤过离滤离心心机机
一种人工上部上料式离心机。 广泛用于：化工、制药、食品、轻工等行业。 结构：转鼓、滤网、主轴、轴承、底盘、外壳、三根支柱、
皮带传动、电机等。
工作顺序：启动、加料、过滤、洗涤、甩干、停车、卸料。周期 性，间歇操作。
悬浮液在启动后逐渐加入转鼓内，物料在离心力场作用下，液 体经滤布（滤网）及转鼓孔甩出，固体则被截留在滤网内，形成 滤饼。
分离原理——三足自动刮刀下部卸料式
优点： ⑴ 对物料适应性强，可用于固液分离、成品脱液、滤饼洗涤。 ⑵ 结构简单，制造、安装、维修、使用成本低。 ⑶ 运转平稳，易于实现密闭和防爆。
30
rad s
圆周速度： v R w Dn
60
m （切线速度）
s
颗粒向心加速度：an R w2
m s2
颗粒离心惯性力：Fk m an m R w2 N
分离因数 Fr
定义：颗粒自身离心惯性力与其重力之比，为分离因数
•
分离因数：
Fr
Fk G
R 2
g
an g
转鼓壁上离心压力：r = R (离心压力最大，R为转鼓内径）
Fc
1 2
2
R2
r12
pa
式中： — —物料密度 kg m3
r1 — —物料环内径，m.
• (二) .离心机分类
过滤式离心机
分为三类：
沉降式离心机
分离机
共同特点：
体积小，结构紧凑，分离效率高，生产能力大，附属设备少。
悬浮液分类：
按固体颗粒大小和浓度分（可用重量百分数、体积百分表示）
⑴ 粗颗粒悬浮液：粒径 d > 50 m ⑵ 高浓度悬浮液：浓度 ＞10% ⑶ 细颗粒悬浮液：粒径 d < 50 m ⑷ 低浓度悬浮液：浓度 ＜10%
选用过滤式离心机 选用沉降式离心机或过滤机
过滤式离心机
沉降式离心机
• (二).乳浊液
分离因数Fr是表示离心机分离能力的主要指标，是一个重要性 能参数。
Fr 值越大，表明分离效果越好。 R↑ 转鼓直径增大
Fr ↑及Fk↑方法 ω↑ 转鼓转速提高(当结构一定时, ω↑ 效果更好)
(2) .物料产生的离心压力
任意半径处离心压力：
Fc
1 2
2
r2
r12
pa ( N m2 )
• 物理分离原理： 在场外力作用下，混合物中各相（如液相和固相）由 于质量不同产生“相重差”，从而得到分离。
物理分离种类：
离心沉降（如：沉降式离心机，分离机） 沉降式：
重力沉降 （如：沙层自由沉降）
离心过滤（如：过滤式离心机） 过滤式 ： 加压过滤
真空过滤 （如：各种压滤机） 深层过滤 振动筛 筛分式： 脱水 浮选式：油水分离；固相漂浮分离。 分离方法应用：化工、石油、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤 炭、水、选矿、船舶、军工、污水处理等。
5.2 过滤式离心机
5.2.1 过滤式离心机
依靠滤网和离心力作用的离心机为过滤离心机。 结构特点：滤网、转鼓。 共有五种类型。
三足式过滤离心机
上悬式离心机 卧式刮刀卸料离心机 卧式活塞卸料离心机 离心惯性力卸料式离心机
范围： 固体颗粒较大 的悬浮液 （d >10μm)
过滤式离心机原理：
转鼓壁上有许多小孔，壁内有过滤网（滤布），悬浮液在 转鼓内旋转，靠离心力把液相甩出筛网，而固相颗粒被筛 网截留，形成滤饼，从而实现固、液分离。