(5b)分离.ppt

* §5.2 分离及设备 一、分离 1） 过滤 通过过滤介质的阻力 2） 沉降 依靠物料颗粒的重力 3） 离心分离 依靠离心力 分离是指用机械的方法或力学的方法对含有液相的农产品及其加工产物进行分离（固液、液液）的单元操作。 离心分离具有分离速率快，分离效率高和液相澄清度好 等优点，但设备投资多，能耗大。 离心过滤 转鼓周壁开孔，适合于固相含量较多，颗粒较粗的 悬浮液的分离。 离心沉降 转鼓周壁无孔，适合于固相含量较少，颗粒较细的 悬浮液的分离。 离心分离 转鼓周壁无孔，转速比离心过滤和离心沉降高许 多，适用于液-液分离和进行液-液-固三相分离。 等速沉降 vg = dS2 (?s - ?) g / 18 ? 离心分离 vc = dS2 (?s - ?) ω2r / 18 ? a）转鼓中液体的表面和压力 在转速足够高时，若忽略重力的影响，转鼓中液体的表面可认为是圆柱面。 距转轴为r，厚度为dr的薄液筒产生的离心力为 dFc = dm r?2 = 2 ?H??2r2dr 式中?为转鼓转速，H为液柱高度，?为液体密度。 从r到r + dr的压力变化为 dP = dFc/2?rH = ??2rdr 半径为r处液柱面的压力为 Pr = ??2(r2 – r12)/2 + P1, 式中r1为自由液面的半径，P1为自由液面的压力。 作用在转鼓壁上的压力为 P = ??2(r22 – r12)/2 + P1 鼓壁要有足够的强度。 b）离心力场中乳浊液的分层和两相排出 轻重混合液离心分离后，重液在外，轻液在内。为引出轻重液，在转鼓上方设置挡板，它划分两液相分别引出的通道。 溢流口位置r3是设计分离式离心机的一项主要参数。选取r3的 主要依据是作用于档板上下转鼓壁的离心压力平衡。 ?h?2(r22 – r32)/2 = ?l?2(ri2 – r12)/2 + ?h?2(r22 – ri2)/2 简化后得 ?h(ri2 – r32) = ?l(ri2 – r12) r3 = [ri2 - ?l(ri2 – r12)/?h]1/2 其中?l和?h分别为轻、重液的密度。 二、分离机械 工程上用分离因数作为表示离心分离机分离性能的参数， 它定义为物体所受离心力与重力之比值，也等于离心加 速度与重力加速度之比值。即 Fr = R?2/g 式中R为转鼓回转半径，?为转鼓回转角速度。 离心机的分离因数由几百到几万，也就是说离心分离的 推动力为重力的几百到几万倍。分离因数的大小要根据 不同的分离物料的性质和不同的分离要求来选取。 常速离心机 Fr 3500 高速离心机 Fr = 3500 – 50000 超高速离心机 Fr 50000 1）碟片式离心机 （Fr = 1000 – 20000) 机内装有多层（25-125）喇叭型碟片，间隙为0.4-1.0mm。悬浮液由轴中心加入，固相颗粒（或重相）在离心力的作用下滑移到碟片边缘处，自转鼓壁排泄口引出，清液则沿碟片向轴心方向移动，自环形清液口排出，从而到达固液分离的目的。 适用于多种悬浮液物料的分离，生产能力较大（300m3/h)，一般用于大规模的分离过程。 2）螺旋式离心分离机 （Fr = 1500 – 3000) 由柱锥形外转鼓和带螺旋叶片的转鼓组成。螺旋叶片与外转鼓 之间的间隙不得超过1.5mm。工作时，两转鼓同向旋转，在离心 力的作用下，固体颗粒沉降在外转鼓内壁。由于螺旋转鼓的转速 较外转鼓高，沉降物被螺旋叶片推至转鼓小端经排料口排出。与 固相分离的液相，经液相回流系统，从转鼓大端的溢流孔溢出。 分离因数较低，不适合微小颗粒悬浮液的分离，液相的澄清度 也较差。 3）管式离心机 （Fr = 104 – 6 x 105) 有一个高速旋转的细长管状转鼓， 长径比为6 - 8左右。由于分离因素 高，可用于细胞、病毒、蛋白质、 核酸等生物大分子的分离。物料在 压力的作用下自下端进入转鼓，受 高速离心力的作用，分成内外两个 液层，一起上升到转鼓上部，分别 由重、轻液出口流出。 由于管式离心机容积有限，故生产 能力较小。固相物沉积在转鼓内壁， 需停车清理，不宜用来分离固形物 含量高的液体。 4）旋液（风）分离器 液料经料泵沿切向送入旋液器。在惯性离心力的作用下， 在圆管和