什么是離心機|原理及用途有哪些（離心機原理及結(jié)構(gòu)介紹）
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添加時間：2022-11-26 瀏覽次數(shù):5531
離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。所以需要利用離心機產(chǎn)生強大的離心力，才能迫使這些微?？朔U散產(chǎn)生沉降運動。
離心機有一個繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為轉(zhuǎn)鼓，通常由電動機驅(qū)動。懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下各組分分離，并分別排出。通常，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。
離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。離心機大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。離心機有哪些分類呢？
工業(yè)用離心機按結(jié)構(gòu)和分離要求，可分為過濾離心機、沉降離心機和分離機三類。
一、過濾式離心機
實現(xiàn)離心過濾的離心機，依靠濾網(wǎng)和離心力作用的離心機為過濾離心機。
結(jié)構(gòu)特點：濾網(wǎng)、轉(zhuǎn)鼓。
過濾式離心機原理：轉(zhuǎn)鼓壁上有許多小孔，壁內(nèi)有過濾網(wǎng)（濾布），懸浮液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)旋轉(zhuǎn)，靠離心力把液相甩出篩網(wǎng)，而固相顆粒被篩網(wǎng)截留，形成濾餅，從而實現(xiàn)固、液分離。
適應(yīng)范圍：固相含量高，固體顆粒較大的懸浮液（d>10μm)。
1、三足式過濾離心機：
一種人工上部上料式離心機。
廣泛用于：化工、制藥、食品、輕工等行業(yè)。
結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓、濾網(wǎng)、主軸、軸承、底盤、外殼、三根支柱、皮帶傳動、電機等。
卸料時操作原理
工作順序：啟動、加料、過濾、洗滌、甩干、停車、卸料。周期性，間歇操作。懸浮液在啟動后逐漸加入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，物料在離心力場作用下，液體經(jīng)濾布（濾網(wǎng)）及轉(zhuǎn)鼓孔甩出，固體則被截留在濾網(wǎng)內(nèi)，形成濾餅。
優(yōu)點：⑴對物料適應(yīng)性強，可用于固液分離、成品脫液、濾餅洗滌。
?、平Y(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修、使用成本低。
?、沁\轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易于實現(xiàn)密閉和防爆。
缺點：卸料要停車，效率低。
三足式其它種類：
①三足自動刮刀下部卸料式。
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三足式離心機是數(shù)量最多，用得最廣泛的一種過濾離心機，采用離心過濾機過濾含有很小顆粒的懸浮液時，通常需用濾布作過濾介質(zhì)，同時要求濾餅對濾布不發(fā)生相對運動。顯然，滿足這些要求的最簡單的—種離心機為三足式離心機。它具有豎軸、實底和半封閉頂?shù)膱A柱狀轉(zhuǎn)鼓，頂部的圍邊稱為鼓緣，轉(zhuǎn)鼓支在三足架上，故名三足式離心機。
在一般情況下，轉(zhuǎn)鼓罩面上鉆有很多小孔，內(nèi)側(cè)覆有一層或多層大孔金屬濾網(wǎng)，作為裝在轉(zhuǎn)鼓中的裳狀濾布的支撐。在啟動前或啟動后，將懸浮液白頂部導(dǎo)入轉(zhuǎn)鼓，使濾液通過罩面流出，而團體顆粒則被截留在濾布上。
一般情況下濾渣是在停機之后用人工移出或采用更換濾布袋的方法進行卸料的。比較先進的一種三足式離心機使用時可先將轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速降至每分鐘幾轉(zhuǎn)，然后將一犁形刀片推入濾渣以排除固體物料。犁形刀將固體翻向轉(zhuǎn)鼓軸線，使濾渣從轉(zhuǎn)鼓底部開口處落出，借助于定時器，全部操作均可自動進行。
2、上懸式離心機
主軸支點高于旋轉(zhuǎn)部件重心的立式過濾離心機.
廣泛用于：化工、醫(yī)藥、輕工、食品等。如：制糖、鹽、葡萄糖等。
結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓固定在細長軸下端，軸上端有軸承懸掛機構(gòu)與電機相聯(lián)，軸帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。
工作循環(huán)：加料、旋轉(zhuǎn)分離、洗滌、脫水、卸料、沖洗濾網(wǎng)等。
工作特點：低速上部加料，全速分離、洗滌、脫水，低速下部卸料。轉(zhuǎn)速連續(xù)，但周期性變化。
優(yōu)點：①對物料適應(yīng)性強，適應(yīng)不同濃度的懸浮液。②加料、卸料不停機，連續(xù)運轉(zhuǎn)，相對效率高。③結(jié)構(gòu)相對簡單。
缺點：①加料、卸料時要減速，運轉(zhuǎn)具有周期性。②主軸較長，易產(chǎn)生撓曲變形。
另有結(jié)構(gòu)類型：
①上懸刮刀卸料式。
②上懸自動卸料式。
3、臥式刮刀卸料離心機
工作循環(huán)：在高速運轉(zhuǎn)下加料、過濾、洗滌、分離、卸料。
工作特點：高速連續(xù)運轉(zhuǎn)，間歇加料和卸料?？商幚泶?、中、細顆粒的懸浮液。
結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓，濾網(wǎng)，加料管，刮刀機構(gòu)，卸料槽，外殼，主軸，機體，電機。
廣泛用于：化工、制藥、輕工、食品等行業(yè)。如：食鹽，硫銨，碳酸氫氨，聚氯乙烯等。
工作原理
應(yīng)用
優(yōu)點：①對物料適應(yīng)性強?？商幚泶帧⒅?、細顆粒的懸浮液。
?、趯^濾、洗滌、分離、卸料過程時間可任意調(diào)節(jié)。
?、圻\轉(zhuǎn)連續(xù)，速度均勻，效率高。
缺點：刮刀磨損較快，易產(chǎn)生沖擊。刮刀片工作時受磨損、沖擊和腐蝕作用，最容易損壞，所以要選用耐磨、耐腐蝕、高強度材料制造。
刮刀結(jié)構(gòu)：①上懸式刮刀。②旋轉(zhuǎn)式刮刀。
4、臥式活塞卸料離心機
工作循環(huán)：在全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干，活塞連續(xù)推卸料。
工作特點：勻速連續(xù)運轉(zhuǎn)，自動連續(xù)加料，液壓脈動活塞卸料，可實現(xiàn)無人職守，自動操作。
結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)鼓，篩網(wǎng)，推料盤，布料斗，空心軸，推桿，復(fù)合油缸，機殼，機座，液壓系統(tǒng)等。
廣泛應(yīng)于：化工、化肥、制藥、制糖等行業(yè)。
優(yōu)點：①效率高，產(chǎn)量高，操作穩(wěn)定。②可自動上、卸料，實現(xiàn)無人職守。③對物料適應(yīng)性強，適應(yīng)粗、中顆粒的懸浮液。
缺點：①不適應(yīng)細顆粒懸浮液。②對濃度波動比較敏感，易產(chǎn)生漏料現(xiàn)象。③結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。推料盤作往復(fù)運動，往復(fù)次數(shù)：20~30次/分；行程為轉(zhuǎn)鼓長的1/10。
此離心機分類：①單級活塞推料式離心機。②多級活塞推料式離心機——每級轉(zhuǎn)鼓短，推渣容易，濾渣層薄，濾渣停留時間長，有利于脫水和洗滌。
5、離心慣性力卸料式離心機
又稱：錐籃離心機。
此離心機種類：立式錐籃型；臥式錐籃型。
工作循環(huán)：全速下連續(xù)加料、分離、洗滌、甩干、卸料。
工作特點：在全速下工作，自動連續(xù)加料、卸料，無專門的卸料裝置。
結(jié)構(gòu)：錐形轉(zhuǎn)鼓，濾網(wǎng)，進料管，分配器，主軸，機殼，隔振器，電機等。
優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低。②效率高，耗電少。③可自動上、卸料，無人職守。
缺點：①對物料性質(zhì)、濃度變化敏感，適應(yīng)性差。②物料停留時間不易控制，易產(chǎn)生跑液。
濾渣移動原理：（忽略顆粒的重力作用）
廣泛應(yīng)用：化工、小化肥、制藥、食品等。
二、沉降式離心機
原理：轉(zhuǎn)鼓上無孔，也無濾網(wǎng)。懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，因固、液兩相的比重不同，則產(chǎn)生不同的離心慣性力，離心力大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，液相則沉降在里層，然后分別從不同的出口排出，達到分離的目的。
沉降式離心機一般轉(zhuǎn)速較高：n=7000~8000rpm
適應(yīng)范圍：固相含量較少，固體顆粒較?。╠<10μm)。
常見機型：螺旋卸料式。分為：
?、怕菪读鲜匠两惦x心機（有：臥式；立式）
?、乒蔚缎读吓P式沉降離心機
?、侨闶匠两惦x心機
1、螺旋卸料式沉降離心機
廣泛用于：化工、石油、冶金、制藥、輕工、食品、污水處理等,用來處理顆粒粒度d<10μm的懸浮液。
工作特點：連續(xù)加料、分離、卸料，全速運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速較高n=7000~8000rpm。
工作原理：懸浮液由中心進入，在離心力作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個環(huán)行液池，重相顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面，形成沉渣，由螺旋葉片推到轉(zhuǎn)鼓小端排除。轉(zhuǎn)鼓大端蓋上有圓形排列的溢流孔，澄清液從溢流孔排出。
螺旋卸料沉降離心機的主要操作參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)鼓與輸料螺旋間的轉(zhuǎn)速差，溢流口位置和進料速度；主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓大端內(nèi)直徑D，轉(zhuǎn)鼓長度?L，轉(zhuǎn)鼓長徑比L/D，轉(zhuǎn)鼓半錐角α，以及輸料螺旋的螺旋頭數(shù)和螺距。
螺旋卸料沉降離心機的主要優(yōu)點：自動連續(xù)操作，不需用濾布，能長期連續(xù)運行，維護簡便；應(yīng)用范圍廣，可用于固體脫液，液體澄清，固體顆粒按粒度分級，以及用于液-液-固分離；對物料的適應(yīng)性好，能分離的固體粒度的范圍0.005mm-2mm，懸浮液的體積濃度范圍2%-40%。濃度波動對分離效果的影響不大；結(jié)構(gòu)緊湊，容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上密閉，密閉式機器可在一定的正壓下操作；單機生產(chǎn)能力大（大型機可達190m3/h），操作費用低，占地面積小。
螺旋卸料沉降離心機的缺點是：沉渣的含液量一般較高；雖能對沉渣進行洗滌，但洗滌效果不好；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機器造價較高。
2、沉降—過濾式離心機
轉(zhuǎn)鼓：分為：沉降段和過濾段
1.沉降段：形式有圓柱與圓錐形；全圓錐形兩種。
作用：懸浮液進入沉降段，進行沉降分離，澄清液從大端溢流孔溢出；沉渣由螺旋輸送器輸送到過濾段，進行過濾和脫水。
2.過濾段：形式為圓柱形，有濾網(wǎng)和篩孔。
功用：沉渣在此段經(jīng)篩網(wǎng)過濾，液體被分離，濾渣由左端大孔排出。濾渣若要求洗滌或干燥處理，則中心孔通入洗滌液或蒸汽，在過濾段洗滌濾渣。
篩網(wǎng)反新：由反吹管通入壓縮空氣或清水，反吹篩網(wǎng)，使之反新。
3、螺旋—碟片式離心機
機構(gòu)：臥式螺旋卸料離心機和蝶片分離機兩部分組成。
作用：螺旋卸料離心機把固、液分離；蝶片分離機把液體進一步處理，可獲得澄清度很高的液相產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)鼓：由主分離室和輔助分離室兩部分組成。
主分離室：為臥式螺旋離心機，主要進行固、液分離，大部分固體顆粒被分離出來，由螺旋輸送器排出。
輔助分離室：為蝶片式分離機，對液體進一步分離，分離出更細小的顆粒。
工作原理：
懸浮液由中心管進入螺旋離心機段，靠高速下的離心力固體顆粒與液體分離開來，沉渣由輸送器從小端排出孔排出。
液體由離心機大端溢流孔進入蝶片式分離機，再次進行固液分離，細小顆粒由周邊孔排出，高澄清度液體由中部溢流孔（9）排出。
三、分離機
工作原理：依據(jù)液-液兩相的密度差，在高速離心力場下，使液液分層，重相在外層，輕相在內(nèi)層，然后分別排出，達到分離目的。
適應(yīng)范圍：乳濁液分離，含微量固體顆粒的乳濁液（d<5μm)
常見機型：管式分離機，室式分離機，碟式分離機。
用途：油料，油漆，制藥，化工等。
如：油水分離，蛋白質(zhì)，青霉素，香精油等分離。
碟式分離機
分離機是沉降式離心分離中的一種類型，用于分離難分離的物料。分離機中的碟式分離機是應(yīng)用最廣泛的沉降式離心機?？梢酝瓿煞蛛x和澄清兩種操作。
碟式分離機是立式離心機，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件——碟片，碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液（或乳濁液）由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液（或乳濁液）流過碟片之間的間隙時，固體顆粒（或液滴）在離心力作用下沉降到碟片上形成沉（或液層）。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機停車后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過排渣機構(gòu)在不停車的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。
碟式分離機主要的操作參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù)，輕液轉(zhuǎn)速，輕液與重液分界面的位置，加料速度等；疊式分離機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑，當(dāng)量沉降面積，碟片的尺寸與碟片總片數(shù)，排渣方式及排渣機構(gòu)。
碟式離心機結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，生產(chǎn)能力大，適于液-固也適于液-液分離，因而在化工、醫(yī)藥、輕工、食品、生物工程以及交通運輸部門都獲得廣泛應(yīng)用。蝶式分離機的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)速高，因而操作和維修保養(yǎng)的要求比較高，另外清洗較麻煩。
室式分離機
室式分離機是應(yīng)用比較廣泛的離心沉降設(shè)備，用于分離固體含量在2%以下的懸浮液，其結(jié)構(gòu)除轉(zhuǎn)鼓外其余部件（如傳動機構(gòu)、機座、測速裝置、制動器等）與疊式分離機基本相同。
室式分離機的轉(zhuǎn)鼓中，一組同心的分離圓筒將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)空間分割為多個互相串聯(lián)的室（即環(huán)形空間），轉(zhuǎn)鼓內(nèi)空間一般按照各室的徑向間距相等或各室的橫截面積相等的原則分離。欲澄清的懸浮液進料管加入轉(zhuǎn)鼓中心，然后由中心向外逐一流過各個室，液體在各室中的流速逐漸減小（在各室的徑向間距相等時）或保持不變（當(dāng)各室橫截面積相等時）。由中心向外由于半徑不斷增大，各室分離因素越來越大，故最大的固體顆粒沉積在位于中心的第一室內(nèi)壁，較細的固體顆粒在外面的各室沉降。澄清后的液體用向心泵排出轉(zhuǎn)鼓，排出壓力可達0.28MPa。室式分離機由于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)安裝了同心的分離圓筒，縮短了固體顆粒的沉降距離并擴大了沉降面積。與疊式分離機相比其結(jié)構(gòu)較簡單，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的零件少，轉(zhuǎn)鼓容納沉渣的空間較大，可用來分離固體含量稍高的懸浮液，且排除沉渣和清洗轉(zhuǎn)鼓也比碟式分離機方便。
管式分離機
特點：轉(zhuǎn)速高達15000 r/min（為高速型分離機）。分離因數(shù)Fr=13205。分離兩相密度大于10的乳濁液；也可分離固相顆粒d=0.01~1.0μm或固相濃度小于1%的懸浮液。
結(jié)構(gòu)：管狀轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為105mm，轉(zhuǎn)鼓長730mm，撓性主軸，上下軸承室，機殼，機座，制動裝置等。
工作原理：乳濁液由底部進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在高速離心力作用下將兩種液體分離。重相液體在外層，輕相液體在里層。重相液體經(jīng)轉(zhuǎn)鼓上噴口卸出，輕相液體經(jīng)分離頭中心到流道排出。
管式分離機的分離因素很高，一般在13200-50000；結(jié)構(gòu)小巧緊湊，是應(yīng)用很廣的沉降式高速離心分離設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖所示。管式分離機為立式結(jié)構(gòu)，可分為澄清型和分離型兩種。澄清型用于含少量固體的懸浮液的澄清，懸浮液從轉(zhuǎn)鼓下部進入轉(zhuǎn)鼓，在由下往上的流動過程中，所含固體顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，清液從轉(zhuǎn)鼓上部溢流排出。分離型用于乳濁液的分離，乳濁液在離心力作用下分成重液和輕液兩液層。
管式分離機適用于固體含量低于1%、固體顆粒小于5um以及固體與液體的密度差很小的懸浮液的澄清；也適用于輕液與重液的密度差小于分散性很高的乳濁液的分離。管式分離機結(jié)構(gòu)較簡單、體積小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且分離因數(shù)很高，能分離難分離的物料，因而廣泛應(yīng)用于化工、制藥、生物制品的生產(chǎn)、制漆、植物油精制以及礦物油加工等工業(yè)部門。
主要用途：分離固體含量低的粘性懸浮液，如清漆、果汁、細菌培養(yǎng)液等的澄清；將懸浮液中的固體顆粒按大小分級，如搪瓷原料用管式分離機分級以清除其中的雜質(zhì)；分離難分離的乳濁液，例如從植物油、魚和動物脂肪以及礦物油中分離出水分；用于高分散物系和膠體物系的分離和粒度分布。
管式分離機主要缺點是間歇操作，轉(zhuǎn)鼓容積小，為避免頻繁地停機清除沉渣，用管式分離機分離的物料其固體含量不要超過1%。
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