流体机械 第五章 离心机
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
溶液中设置第二相，使要分离的该物质转 移到该相中来。 力学过程—分子力作用过程，微观 举例
2020/8/5
第5章
4
2.非均一系混合物 （1）混合物：液—固，液—液滴，液—液滴—固 （a）悬浊液 指固体小颗粒悬浮在液体中而形成的混合物。 （b）乳浊液 指小液滴分散到液体里。 (2)分离方法 将混合物置于某一力场中（重力场、离心力 场），利用各相在力场中所受力的不同，产生 “相重差”，使其分离。 力学过程——场外力，宏观。 举例
第5章
23
2020/8/5
工作原理：
启动——进料——过 滤——停止进料
液体：经排液口排 出
滤渣：洗涤、甩 干——刮刀运动除 去滤渣——滤渣沿 卸料槽排出
注意：
每次加料前要用 清洗液清洗滤网 上所残留的部分 滤渣
第5章
24
卧式刮刀卸料离心机
优点： 产量大，分离效果好，适应性好，工作可靠 缺点： 刮刀易使物料破碎，振动较大，刮刀易磨损
§5离心机
2020/8/5
第5章
1
§5.1离心机的典型结构 及工作原理
2020/8/5
第5章
2
§5.1.1分离的种类 及离心机的典型结构
一、分离的方法 化学法 物理法 电学法
二、分离物料的分类 均一系混合物 非均一系混合物
2020/8/5
第5章
3
1.均一系混合物： （1）溶液 指一种或几种物质分散到另一种物质里， 形成均一、稳定的混合物； 组成 溶质－被溶解的物质； 溶剂－能溶解其他物质的物质。如水； 特征：均一性，稳定性。 分离方法
第5章
18
总结
离心机中质点作回转运动时所受力
所受力 重力
离心力 哥氏力
2020/8/5
加速度
方向
力的大小
g
↓＋
G=mg
an r 2 aK 2u
→＋（向外） Fc mr 2
aK,ur
忽略不计
第5章
19
§5.2过滤离心机和沉降离心机
2020/8/5
第5章
20
§5.2.1过滤离心机
一、分类
1.按转鼓形式分： 圆柱形、圆锥形
2020/8/5
第5章
27
Biblioteka Baidu
§5.3离心机的选型
2020/8/5
第5章
28
§5.3.1选型原则
①工艺流程
预处理、预分离？
干燥脱水？
渣中母液回收？
洗涤？
降低含湿量？
②物料特性
固相
浓度、密度、颗粒特性（直径、体积、形状、表面 积）；
本章只讲离心力场
2020/8/5
第5章
7
四、离心机 1.离心沉降机 见图
（1）结构
回转轴、转鼓、拦 液板
（2）工作原理
（3）应用场合
主要用于分离固体含 量较少，固体颗粒较 细的悬浮液。
2020/8/5
第5章
8
碟片式分离机——分离乳浊液、悬浮液
注意：分离乳浊液 时，液-液两相密度 差较小，必须加强 离心力场（高转速）
2020/8/5
第5章
21
2.按操作方式分：
速度 操作弹性 程序 产品参数
间歇式 变速
有
可变 可调
连续式 全速
无
不变 不可调
2020/8/5
第5章
22
二、过滤式离心机的结构及工作原理
①三足式离心机：SS，SG：见图 ②三足式自动卸料离心机：SXZ：见图 ③卧式刮刀卸料离心机：WG：
2020/8/5
2020/8/5
第5章
9
2.离心过滤机
2020/8/5
（1）结构 （2）工作原理
思考：与离心沉降机 在结构上有何区别？
为什么？
（3）应用场合：
分离固体含量较 多，固体颗粒较大 的场合
第5章
10
§5.1.2分离因数和离心力场的特点
一、分离因数
定义—— 注意：
Fr
Fk G
mR 2
mg
R 2
g
①Fr表示离心机的分离能力
结论：离心过滤机性能优于加压过滤机
2020/8/5
第5章
13
二、转鼓内的液体回转面
转鼓转动，取一液体微元 ，见图
tg dy FC mr 2
dr G mg
将
dy r 2
积分后得：
dr g
y r 2 2 C
2g
2020/8/5
第5章
14
边界条件：r＝ro，y=0。见下图
0 r022 C
③两个力场的比较（离心力场、重力场）
离心力场——力可变，速度快；
重力场——力不变，速度慢。
结论：离心力场更有利于物料分离
2020/8/5
第5章
12
④两种过滤机的比较（离心过 滤、压力过滤）
离心过滤 只有部分空间受力（转 鼓及盖），只要求转鼓 的强度、密封。简单。 压力过滤
所有空间受力，要求所 有部件强度高，密封好。复 杂。
Fr↗，离心机分离能力高。
Fr 100～700 600～1000
Fr更高(可达1百万)
适合分离的物料 分离10～50μｍ颗粒
织物脱水 分离粒度小，高分散度
2020/8/5
第5章
11
②提高Fr的途径
Fr
Fk G
mR 2 mg
R 2 g
提高转速ω比增大半径R效果好得多 ,但受转鼓
强度、动平衡精度的限制
2g
C r02 2
2g
将C值带入y 2 r 2 C，则
2g
2
y 2g
r 2 r02
2020/8/5
第5章
15
当r＝r1时，y=H，如图所示，前式变为
2
H 2g
r12 r02
r1
2gH
2
r0 2
ω↗↗，则
2 gH
2
0
则 r1 r0
结论：ω很大时，离心机转鼓轴线可在空间任 意布置，均不影响物料在转鼓内的分布。
2020/8/5
第5章
25
④离心力卸料离心机（锥蓝离心机）：IL,IW： 见图 ⑤活塞推料离心机见图 动画 ⑥卧式双级活塞推料离心机 ⑦虹吸刮刀卸料离心机 ⑧振动卸料、进动卸料离心机： ⑨螺旋过滤离心机
2020/8/5
第5章
26
§5.2.2沉降离心机
①螺旋卸料离心机（沉降）（渣→小端）， 螺旋卸料过滤机（渣→大端）：见图 ②复合离心机（沉降、过滤螺旋复合）、 碟片卧螺离心机：见图
2020/8/5
第5章
5
2.非均一系混合物 (4)分离形式(根据分离机理不同)：沉降、过滤
（a）沉降 利用两相在力场中所受力大小不同而沉淀分层。 重力沉降 离心力沉降
（b）过滤 使悬浮液通过多孔介质（过滤介质），而固、液 分离。 重力过滤 离心力过滤 加压过滤
2020/8/5
第5章
6
三、离心力场与重力场比较 离心力场 速度快，分离效果好 重力场 速度慢，分离效果差
2020/8/5
第5章
16
三、离心液面压力
pc
2
2
R2 r12
r1——转鼓内物料环的 内表面半径
注意 此离心压力作用在鼓内壁，上盖 （挡液板）、底板上。
2020/8/5
第5章
17
四、哥氏加速度、哥氏力
FK 2mu
注意 哥氏力的离心运动，对液滴轨迹有影响， 但一般忽略不计。
2020/8/5
2020/8/5
第5章
4
2.非均一系混合物 （1）混合物：液—固，液—液滴，液—液滴—固 （a）悬浊液 指固体小颗粒悬浮在液体中而形成的混合物。 （b）乳浊液 指小液滴分散到液体里。 (2)分离方法 将混合物置于某一力场中（重力场、离心力 场），利用各相在力场中所受力的不同，产生 “相重差”，使其分离。 力学过程——场外力，宏观。 举例
第5章
23
2020/8/5
工作原理：
启动——进料——过 滤——停止进料
液体：经排液口排 出
滤渣：洗涤、甩 干——刮刀运动除 去滤渣——滤渣沿 卸料槽排出
注意：
每次加料前要用 清洗液清洗滤网 上所残留的部分 滤渣
第5章
24
卧式刮刀卸料离心机
优点： 产量大，分离效果好，适应性好，工作可靠 缺点： 刮刀易使物料破碎，振动较大，刮刀易磨损
§5离心机
2020/8/5
第5章
1
§5.1离心机的典型结构 及工作原理
2020/8/5
第5章
2
§5.1.1分离的种类 及离心机的典型结构
一、分离的方法 化学法 物理法 电学法
二、分离物料的分类 均一系混合物 非均一系混合物
2020/8/5
第5章
3
1.均一系混合物： （1）溶液 指一种或几种物质分散到另一种物质里， 形成均一、稳定的混合物； 组成 溶质－被溶解的物质； 溶剂－能溶解其他物质的物质。如水； 特征：均一性，稳定性。 分离方法
第5章
18
总结
离心机中质点作回转运动时所受力
所受力 重力
离心力 哥氏力
2020/8/5
加速度
方向
力的大小
g
↓＋
G=mg
an r 2 aK 2u
→＋（向外） Fc mr 2
aK,ur
忽略不计
第5章
19
§5.2过滤离心机和沉降离心机
2020/8/5
第5章
20
§5.2.1过滤离心机
一、分类
1.按转鼓形式分： 圆柱形、圆锥形
2020/8/5
第5章
27
Biblioteka Baidu
§5.3离心机的选型
2020/8/5
第5章
28
§5.3.1选型原则
①工艺流程
预处理、预分离？
干燥脱水？
渣中母液回收？
洗涤？
降低含湿量？
②物料特性
固相
浓度、密度、颗粒特性（直径、体积、形状、表面 积）；
本章只讲离心力场
2020/8/5
第5章
7
四、离心机 1.离心沉降机 见图
（1）结构
回转轴、转鼓、拦 液板
（2）工作原理
（3）应用场合
主要用于分离固体含 量较少，固体颗粒较 细的悬浮液。
2020/8/5
第5章
8
碟片式分离机——分离乳浊液、悬浮液
注意：分离乳浊液 时，液-液两相密度 差较小，必须加强 离心力场（高转速）
2020/8/5
第5章
21
2.按操作方式分：
速度 操作弹性 程序 产品参数
间歇式 变速
有
可变 可调
连续式 全速
无
不变 不可调
2020/8/5
第5章
22
二、过滤式离心机的结构及工作原理
①三足式离心机：SS，SG：见图 ②三足式自动卸料离心机：SXZ：见图 ③卧式刮刀卸料离心机：WG：
2020/8/5
2020/8/5
第5章
9
2.离心过滤机
2020/8/5
（1）结构 （2）工作原理
思考：与离心沉降机 在结构上有何区别？
为什么？
（3）应用场合：
分离固体含量较 多，固体颗粒较大 的场合
第5章
10
§5.1.2分离因数和离心力场的特点
一、分离因数
定义—— 注意：
Fr
Fk G
mR 2
mg
R 2
g
①Fr表示离心机的分离能力
结论：离心过滤机性能优于加压过滤机
2020/8/5
第5章
13
二、转鼓内的液体回转面
转鼓转动，取一液体微元 ，见图
tg dy FC mr 2
dr G mg
将
dy r 2
积分后得：
dr g
y r 2 2 C
2g
2020/8/5
第5章
14
边界条件：r＝ro，y=0。见下图
0 r022 C
③两个力场的比较（离心力场、重力场）
离心力场——力可变，速度快；
重力场——力不变，速度慢。
结论：离心力场更有利于物料分离
2020/8/5
第5章
12
④两种过滤机的比较（离心过 滤、压力过滤）
离心过滤 只有部分空间受力（转 鼓及盖），只要求转鼓 的强度、密封。简单。 压力过滤
所有空间受力，要求所 有部件强度高，密封好。复 杂。
Fr↗，离心机分离能力高。
Fr 100～700 600～1000
Fr更高(可达1百万)
适合分离的物料 分离10～50μｍ颗粒
织物脱水 分离粒度小，高分散度
2020/8/5
第5章
11
②提高Fr的途径
Fr
Fk G
mR 2 mg
R 2 g
提高转速ω比增大半径R效果好得多 ,但受转鼓
强度、动平衡精度的限制
2g
C r02 2
2g
将C值带入y 2 r 2 C，则
2g
2
y 2g
r 2 r02
2020/8/5
第5章
15
当r＝r1时，y=H，如图所示，前式变为
2
H 2g
r12 r02
r1
2gH
2
r0 2
ω↗↗，则
2 gH
2
0
则 r1 r0
结论：ω很大时，离心机转鼓轴线可在空间任 意布置，均不影响物料在转鼓内的分布。
2020/8/5
第5章
25
④离心力卸料离心机（锥蓝离心机）：IL,IW： 见图 ⑤活塞推料离心机见图 动画 ⑥卧式双级活塞推料离心机 ⑦虹吸刮刀卸料离心机 ⑧振动卸料、进动卸料离心机： ⑨螺旋过滤离心机
2020/8/5
第5章
26
§5.2.2沉降离心机
①螺旋卸料离心机（沉降）（渣→小端）， 螺旋卸料过滤机（渣→大端）：见图 ②复合离心机（沉降、过滤螺旋复合）、 碟片卧螺离心机：见图
2020/8/5
第5章
5
2.非均一系混合物 (4)分离形式(根据分离机理不同)：沉降、过滤
（a）沉降 利用两相在力场中所受力大小不同而沉淀分层。 重力沉降 离心力沉降
（b）过滤 使悬浮液通过多孔介质（过滤介质），而固、液 分离。 重力过滤 离心力过滤 加压过滤
2020/8/5
第5章
6
三、离心力场与重力场比较 离心力场 速度快，分离效果好 重力场 速度慢，分离效果差
2020/8/5
第5章
16
三、离心液面压力
pc
2
2
R2 r12
r1——转鼓内物料环的 内表面半径
注意 此离心压力作用在鼓内壁，上盖 （挡液板）、底板上。
2020/8/5
第5章
17
四、哥氏加速度、哥氏力
FK 2mu
注意 哥氏力的离心运动，对液滴轨迹有影响， 但一般忽略不计。
2020/8/5