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離心機(jī)概述
離心機(jī)是利用離心力、分離液體與固體顆;蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械 . 離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開;或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同、又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油);它也可用于排除濕固體中的液體、例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服;特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物;利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)、有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí) . 離心機(jī)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 .
工業(yè)用離心機(jī)
工業(yè)用離心機(jī)按結(jié)構(gòu)和分離要求、可分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)和分離機(jī)三類 .
離心機(jī)有一個(gè)繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒、稱為轉(zhuǎn)鼓、通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) . 懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后、被迅速帶動(dòng)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 .
離心分離機(jī)的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種 . 離心過濾是使懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力、作用在過濾介質(zhì)上、使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液、而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面、從而實(shí)現(xiàn)液-固分離;離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場(chǎng)中迅速沉降分層的原理、實(shí)現(xiàn)液-固(或液-液)分離 .
實(shí)驗(yàn)分析用的分離機(jī)、可進(jìn)行液體澄清和固體顆粒富集、或液-液分離、這類分離機(jī)有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結(jié)構(gòu)型式 .
衡量離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是分離因數(shù) . 它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值、分離因數(shù)越大、通常分離也越迅速、分離效果越好 . 工業(yè)用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般為100~20000、超速管式分離機(jī)的分離因數(shù)可高達(dá)62000、分析用超速分離機(jī)的分離因數(shù)最高達(dá)610000 . 決定離心分離機(jī)處理能力的另一因素是轉(zhuǎn)鼓的工作面積、工作面積大處理能力也大 .
選擇離心機(jī)須根據(jù)懸浮液(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體(或兩種液體)的密度差、液體粘度、濾渣(或沉渣)的特性、以及分離的要求等進(jìn)行綜合分析、滿足對(duì)濾渣(沉渣)含濕量和濾液(分離液)澄清度的要求、初步選擇采用哪一類離心分離機(jī) . 然后按處理量和對(duì)操作的自動(dòng)化要求、確定離心機(jī)的類型和規(guī)格、最后經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證 .
通常、對(duì)于含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液、可選用過濾離心機(jī);對(duì)于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的、則宜選用沉降離心機(jī);對(duì)于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對(duì)液體澄清度要求高時(shí)、應(yīng)選用分離機(jī) .
離心機(jī)原理
當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)、由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉 . 粒子越重、下沉越快、反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮 . 微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)、并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān) . 象紅血球大小的顆粒、直徑為數(shù)微米、就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程 .
此外、物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象 . 擴(kuò)散是無條件的絕對(duì)的 . 擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比、顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重 . 而沉降是相對(duì)的、有條件的、要受到外力才能運(yùn)動(dòng) . 沉降與物體重量成正比、顆粒越大沉降越快 . 對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等、它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)、僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的 . 因?yàn)轭w粒越小沉降越慢、而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重 . 所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力、才能迫使這些微?朔䲠U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng) . 離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)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 .
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