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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(或乳浊液)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(或乳浊液)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(或液-液)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(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性,以及分离的要求等进行综合分析,满足对滤渣(沉渣)含湿量和滤液(分离液)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,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。
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碟式分离机是立式离心机,转鼓装在立轴上端,通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件--碟片。碟片与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液(或乳浊液)由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当悬浮液(或乳浊液)通过碟片之间的间隙时,固体颗粒(或液滴)在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液层)。沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径zuida的部位,分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒(或液滴)的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积,转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除,或通过排渣机在不停机的情况下从转鼓中排出。
碟式分离机可以完成两种操作:液-固分离(即低浓度悬浮液的分离),称澄清操作;液-液(或液-液-固)分离(即乳浊液的分离),称分离操作。碟式分离机以其结构紧凑,占地面积小,生产能力大等特点,因而在化工、医药、轻工、食品、生物工程以及交通运输部门都获得广泛应用。
乳品分离机:用于牛奶脱脂或牛奶澄清(除去固体杂质)。
结构上有:小型的分离机用手援驱动、人工排渣,适宜于牧区农牧民家庭使用;大型的分离机用于工业生产,电力驱动,排渣方式为人工排渣或环阀排渣。
矿物油分离机:用于燃料油、柴油、润滑油及变压器油等矿物油除去水分及机械杂质,也可分离类似乳浊液。
植物油分离机:用于植物油的加工精制。
动物油分离机:在肉类加工中用于精炼动物油脂,或在水产加工中用于鱼油浓缩分离等。
酵母分离机:用于浓缩酵母,喷嘴排渣。
淀粉分离机:用于淀粉去除蛋白质以及淀粉的浓缩,喷嘴排渣。
羊毛脂分离机:毛纺行业用来从羊毛洗涤水中提取羊毛脂,喷嘴排渣。
制药用碟式分离机:在制药行业中用于抗生素、维生素等的提取,也适用于制药及化工生产中的液-液-固三相混合物的分离。
啤酒分离机:用于啤酒、麦芽汁及其它饮料的澄清。
胶乳分离机:用于橡胶乳的浓缩和清除橡胶乳中的杂质。
油漆分离机:用于分离涂料中的杂质,提高涂料的质量。
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