过程流体机械5离心机.ppt

第5章 §5离心机 §5.1离心机的典型结构 及工作原理 §5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构 分离的方法 化学法 物理法 电学法 分离物料分为 均一系混合物：见 非均一系混合物机械分离：见 离心力场与重力场比较：见 适合处理的物料 ：见 §5.1.2分离因数和离心力场的特点 一、分离因数 定义—— 注意： ①Fr是离心机的性能参数。 Fr↗，分离越快、越好（分离效果好）。 ②提高Fr的途径 R↗ R太大，转鼓受力不好。一般，高速时，R小，ｈ大； ω↗ ω大，Fr↗↗，但受强度、密度的限制。 ③比较 离心力场——力可变，速度快； 重力场——力不变，速度慢。 ④比较 离心过滤 只有部分空间受力（转鼓），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。 二、转鼓内的液体回转面 转鼓转起，取一液体微元 ：见图 边界条件：r＝ro，y=0。见图 特殊地，r=r1处，，得 ω↗↗，则 则 三、离心液面压力 力平衡方程： 　　　　　　　 　　　　　 ∴任意r处， 鼓内壁离心压力为 注意 此离心压力作用在鼓内壁，上盖（挡液板）、底板上。 四、哥氏加速度、哥氏力 离心机中，质点作回转运动时所受力 见表 ur=0时，则aK=0: 当液体相对转鼓无运动时，（ur=0、uφ=0、uZ=0），aK=0。 当ur=0，uφ≠0，uZ≠0，aK=0。 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。 §5.1.3离心沉降的动力学基本方程和离心沉降的分离过程 一、动力学基本方程 连续方程 欧拉方程——无粘性 纳维—斯托克斯方程——粘性 二、沉降离心机转鼓内的流体流动 内容 流动特性（流动状态、流速分布）→离心机生产能力。 有关流动特性的理论有：见 三、分离机间隙内的流动 ①碟片间隙内液体的运动轨迹 周向速度wφ 径向速度wl λ数 表征碟片间隙内液体质点的运动轨迹特点。 其中：ν——运动粘度 见图 ②碟片间流体的层流流动分析：见图 设，在ｈ厚度内沿碟片的平均速度为wl ，则 λ↗，则速度梯度变大，液流失去稳定，引起湍动。 λ、Re都表征流体如何流动 层流、过渡流、湍流。 四、沉降分离原理 离心沉降： 固体的沉降——介质阻止流体运动的流体力学 沉渣的压实——分散物质的力学规律 从沉渣中排出部分由分子力保持的液体 颗粒的沉降： 集团沉降 分散均匀，浓度大，有界限 自由沉降 分散不均匀，浓度小，无界限 ①单分散颗粒的沉降规律：见 ②离心力场中沉降分离的极限 ：见 五、离心沉降机的生产能力 生产能力 要求分离的最小颗粒不被带出转鼓所对应的最大悬浮液流量。qV,m3/s。 相同的Fr，若 不同物料，则qV不同 相同物料，分离要求不同，则qV不同。 ①圆柱形转鼓生产能力：见 ②锥形转鼓生产能力 ③柱锥形转鼓生产能力 ④碟片离心机生产能力：见 ⑤生产能力计算公式的修正系数：见 §5.1.4过滤离心机的有关计算 一、过滤机理 原理—— 转速低、滤渣水分少 二、过滤计算 表观流速的推导 ：见 工业过滤中过滤计算，需假设： 三、过滤离心机的操作循环 对于滤饼 能移动 连续 如离心卸料离心机（锥蓝离心机） 不能移动 间歇（自动卸料、手动卸料） 间歇式的操作循环： 第一加速、加料、第二加速、（加料空运转）、洗涤、（洗涤空运转）、甩干、降速、卸料。 见图 四、过滤离心机的生产能力 推动力： 离心过滤 离心力 普通过滤 真空、正压 生产能力的计算 前提：见图 转鼓圆柱形 Rm忽略 过滤介质均质 假设： 恒压过滤 滤饼不可压缩 滤饼内液体流动为层流 生产能力 过滤时间 其中：ｋ——固有渗透率 §5.2过滤离心机和沉降离心机 §5.2.1过滤离心机 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：见图 宽刮刀 上提式、旋转式，窄刮刀。 ④离心力卸料离心机（锥蓝离心机）：IL,IW：见图 力的分析：见 ⑤活塞推料离心机：H：见图 ⑥卧式双级活塞推料离心机（HR）、静态预增稠器、曲筛、旋流器 ⑦虹吸刮刀卸料离心机：GHK：见图 ⑧振动卸料、进动卸料离心机：见图 前者：轴向往复、转动 后者：径向、转动。 ⑨螺旋过滤离心机：见图 渣→大端 三种螺旋 整体、带式、断开式。见图 §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 沉降摆线针轮变速传动：见图 中心针轮、行星轮、枢轴 渐开线行星齿轮变速：见图 内齿轮、行星轮、中心丝轮 螺旋相对转鼓的方向：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 ③管式分离机：见图 分离型：GF 乳浊