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离心机概述
离心机是利用离心力、分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械 . 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 .
工业用离心机
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 .
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最高达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、最后经实际试验验证 .
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 .
离心机原理
当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时、由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉 . 粒子越重、下沉越快、反之密度比液体小的粒子就会上浮 . 微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关、并且又与重力场的强度及液体的粘度有关 . 象红血球大小的颗粒、直径为数微米、就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程 .
此外、物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象 . 扩散是无条件的绝对的 . 扩散与物质的质量成反比、颗粒越小扩散越严重 . 而沉降是相对的、有条件的、要受到外力才能运动 . 沉降与物体重量成正比、颗粒越大沉降越快 . 对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等、它们在溶液中成胶体或半胶体状态、仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的 . 因为颗粒越小沉降越慢、而扩散现象则越严重 . 所以需要利用离心机产生强大的离心力、才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动 . 离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力、加快液体中颗粒的沉降速度、把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开 .
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