离心机原理解析爱彩乐APP下载

作者:机械设备

工作原理

②脉动塔

离心机原理解析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。基本简介离心机就是利用离心力,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。这些最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最高达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中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体的密度差、液体粘度、滤渣的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣含湿量和滤液澄清度的要求,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,最后经实际试验验证。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。离心机的价格国产的离心机和进口的离心机差别不是很大,目前国内已撑握离心机的核心技术。同等档次的离心机相互之间的价格差别不是很大,主要区分在性能和配置方面。主机的差别是在性能方面,带冷冻的离心机要比普通的贵很多,有的离心机还有加热功能,控制程序越多的离心机价格越高。差别较大是配置方面,有时候往往附件的价格会比主机的价格还高。选购时要注意,除主机外,选择的转子,再加上必要的离心管、管套,特殊的离心瓶或者血袋,所有这些加起来才是一个完整的离心机的价格。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。像红血球大小的颗粒,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。扩散是无条件的绝对的。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。离心力和转速之间的换算离心力G和转速RPM之间的换算其换算公式如下:G=1.11×10^×R×^2其中,G为离心力,一般以g的倍数来表示。10^ 即10的负五次方,^2转速的平方,R为半径,单位为厘米。例如,离心半径为10厘米,转速为8000RPM,其离心力为:G=1.11*10*10*2=7104即离心力为7104g.而当离心力为8000g 时,其转速应为:8489即约为8500rpm.主要分类一、按分离因素Fr值分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、按操作方式分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。3、土工离心机三、按卸渣方式分可将离心机分为一下型式: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。四、按工艺用途可将离心机分为:过滤式离心机、沉降式离心机。五、按安装的方式分还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。六、按国家标准与市场使用份额分为以下四种 1。三足式离心机2。卧式螺旋离心机3。碟片式分离机4。管式分离机历史发展中国古代,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。这些最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最高达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。过滤离心机和沉降离心机,主要依靠加大转鼓直径来扩大转鼓圆周上的工作面;分离机除转鼓圆周壁外,还有附加工作面,如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒,显著增大了沉降工作面。此外,悬浮液中固体颗粒越细则分离越困难,滤液或分离液中带走的细颗粒会增加,在这种情况下,离心分离机需要有较高的分离因数才能有效地分离;悬浮液中液体粘度大时,分离速度减慢;悬浮液或乳浊液各组分的密度差大,对离心沉降有利,而悬浮液离心过滤则不要求各组分有密度差。选择离心分离机须根据悬浮液中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体的密度差、液体粘度、滤渣的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣含湿量和滤液澄清度的要求,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,最后经实际试验验证。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。离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发展大型的离心分离机、改进卸渣机构、增加专用和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程最佳化控制技术等。强化分离性能包括提高转鼓转速;在离心分离过程中增加新的推动力;加快推渣速度;增大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。发展大型的离心分离机,主要是加大转鼓直径和采用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。理论研究方面,主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理,研究最小分离度和处理能力的计算方法。

分离过程:混合液在下转鼓中由筋板带动很快与转鼓同步回转,经环形挡流板借助上转鼓的离心吸力进入上转鼓。在转鼓中由幅板继续带动混合液同步回转,在离心力场下,两相互相分离,比重大的重相液体在向上流动过程中逐步远离转鼓中心而靠向鼓壁;比重小的轻相液体逐步远离鼓壁靠向中心。最终两相液体分别通过各自堰板进入收集室内引管接出机外,完成两相分离过程。

萃取设备又称 萃取器,一类用于萃取操作的传质设备,能够使萃取剂与料液良好接触,实现料液所含组分的完善分离,有分级接触和微分接触两类。下面本文就给大家介绍下常用的萃取塔型有哪些?有兴趣的小伙伴可以和本小编一起来学习下!

密度不等的溶液和溶剂两种液相进行萃取,以实现溶液中的溶质向溶剂中转移的萃取过程的离心机。接下来小编给大家介绍下离心萃取机的基本内容以及其工作原理是什么?希望本小编的讲解对将要购买离心萃取机的朋友有所帮助。

①转盘塔

基本内容

萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。先从液体流量除以操作速度,得出塔截面,算出塔径。然后根据塔的特性以及物系性质和分离要求,确定传质单元高度和传质单元数,最后两者相乘即得塔的工作段高度。也有按当量高度与理论级数计算工作段高度的。

使互不相溶,密度不等的溶液和溶剂两种液相进行萃取,以实现溶液中的溶质向溶剂中转移的萃取过程的离心机。其特点是,在离心力场中先进行充分混合,促使溶质的转移,再进行两相液体的分离和排出。轻相液体从靠近转鼓壁处进料,重液相则从转鼓中心进料。在转鼓内形成两相分散的逆流接触。最终两相达到转鼓的另一端时轻重液相分别浓缩在转鼓中心和内壁处排出。 利用管式、多室式和碟片式离心机结构制成离心萃取机,充分地发挥了管式离心机分离因数高、轴向长度大,适于处理密度差较小的两相液体,室式和碟片式离心机对两相液体分散度高,接触面积大,停留时间长等特点,有利于萃取过程先使两相流分散接触,再使两相流分别浓缩的工艺要求。分别称为管式、室式和碟片式离心萃取机。

将筛板连成串,由装于塔顶上方的机械装置带动,在垂直方向作往复运动,借此搅动液流,起着类似于脉动塔中的搅拌作用。

混合传质过程:轻重两相溶液按一定比例分别进入下部混合室,从转鼓中心入口处由轮式搅拌浆和分散浆混合分散,此时两相液体得到了充分混合,使溶质由一相液体中传递到另一相液体中,从而完成了混合传质过程。

离心萃取机

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萃取专用的 离心机,由于可以利用离心力加速液滴的沉降分层,所以允许加剧搅拌使液滴细碎,从而强化萃取操作。离心萃取机有分级接触和微分接触两类。前者在离心分离机内加上搅拌装置,形成单级或多级的离心萃取机,有路维斯塔式和圆筒式离心萃取机。后者的转鼓内装有多层同心圆筒,筒壁开孔,使液体兼有膜状与滴状分散,如波德比尔涅克式离心萃取机。离心萃取机特别适用于两相密度差很小或易乳化的物系,由于物料在机内的停留时间很短,因而也适用于化学和 物理性质不稳定的物质的萃取。

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在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室,每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上,由塔外的机械装置带动旋转。转盘塔结构简单,处理能力大,有相当高的分离效能,广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。

在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。由脉动装置产生的脉动液流,通过管道引入塔底,使全塔液体作往复脉动。脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流,促使液滴细碎和均布。脉动塔能达到更高的分离效能,但处理量较小,常用于核燃料及稀有元素工厂。

③振动板塔

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关键词: 传质 液体 两相 转鼓