【正文】 )60(6060 22 ??? KnAnKAnQ 4656060 2 ??若忽略濾布阻力，則 θ e=0、 Ve=0， 則上式簡化為： 注意：提高轉(zhuǎn)速可增加生產(chǎn)能力，但若轉(zhuǎn)速太高，則每周期中過濾時間減至很短，濾餅層很薄，難于卸除，也不利于洗滌，而且功率消耗大，反而不經(jīng)濟(jì)。合適的轉(zhuǎn)速需由實(shí)驗(yàn)確定，以得到合適厚度的濾餅，使成本最低。 例：以某板框式壓濾機(jī)在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機(jī)的濾框尺寸為 810 810 25(mm)， 共有 37個框。已測出過濾常數(shù) K=104m2/s， qe=， ?e=1s。 若已知單位面積上通過的濾液量為 ， 所用洗水量為濾液量的 1/5。求： 1) 過濾面積和濾框內(nèi)的總?cè)萘浚? 2) 過濾所需的時間； 3) 洗滌時間； 4) 生產(chǎn)能力 Q(td=15min)。 解： 1) 過濾面積 S=2LBZ=2 37= 濾框總?cè)莘e Vz=LB?Z= 37= hmsmQ dwqATV /?????? ???? ??? ???2) 過濾時間 3) 洗滌時間 4) 生產(chǎn)能力 (q+qe )2=K(t+te) (+)2=104(t+1) t =255s tw = 8(q+qe)qw/5K =8 (+) (5 104)=348s 求洗滌速率 )(81)(241)(41)(2eeEw qqKVVKAdtdVdtdV ???????二邊微分求 dV/dt， tw=V洗 /u洗 tKAVVV e 22 )2( ??例：用轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)過濾某種懸浮液，料漿處理量為 20m3/h。已知每得 1m3濾液可得濾餅 ， 要求轉(zhuǎn)筒的浸沒度為 ，過濾表面上濾餅厚度不低于 5mm。 現(xiàn)測得過濾常數(shù)為 K=8 104m2/s， qe=。 試求過濾機(jī)的過濾面積和轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速。 解：以 1min為基準(zhǔn)， v=, ?= nn ??? ?? sKqee 422108 ??????m i n/3 2 )(2060)1(203mvQ ?????濾餅體積 = m3/min m i n )/( 0 1 28 1 28 3 rn AAA ??? ?? ??? ? m i n/)60( 322 mnVnnKAnVQ ee ????? ??將 n及 ? 代入上式，得： S= n = r/min 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 定盤 動盤 轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 第四節(jié) 離心分離 一、概論 ?結(jié)構(gòu)： (suspendedbasket centrifuge) 轉(zhuǎn)鼓 濾餅 濾布 濾網(wǎng) 離心過濾機(jī)工作原理圖 ?轉(zhuǎn)鼓 (上有小孔，亦稱懸框 )； ?濾網(wǎng)； ?濾布； ?機(jī)架。 ?原理： 由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。 離心過濾機(jī)（ centrifugal filter） 過濾方程及壓力的計算 采用恒壓過濾方程式： (q+qe )2=K(t+te) HRA ?2? )( 3332 rRpRf ?? ??AVq ?S—— 過濾面積， m2； H—— 轉(zhuǎn)筒高度， m。 R—— 轉(zhuǎn)筒半徑， m； p—— 過濾推動力， Pa。 r —— 任意處濾餅半徑， m。 在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動，均勻地沿圓周分散到濾筐的過濾段。濾液透過濾網(wǎng)而形成濾渣層?；钊圃髋c加料斗一齊作往復(fù)運(yùn)動，將濾渣間斷地沿著濾筐內(nèi)表面向排渣口排出。排渣器的往復(fù)運(yùn)動是先向前推，馬上后退，經(jīng)過一段時間形成一定厚度的濾渣層后，再次向前推，如此重復(fù)進(jìn)行推渣。 分離因數(shù)約為 300～ 700，其生產(chǎn)能力大，適用于分離固體顆粒濃度較濃、粒徑較大（ ~5mm） 的懸浮液，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 ?工作原理： ?特點(diǎn)： 2 往復(fù)活塞推渣離心機(jī) （ reciprocatingpusher centrifuge） 離心力自動卸料離心機(jī)，又稱為錐籃離心機(jī) ?結(jié)構(gòu)：如圖 ?工作過程： ? 料漿 濾液 濾渣 轉(zhuǎn)鼓 濾餅 濾布 濾網(wǎng) 洗滌 ?料漿進(jìn)入錐形濾筐底部，靠離心力甩向?yàn)V筐； ?液相通過濾布，固相被截留。 ?濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動，經(jīng)過洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。 3 離心力自動卸渣離心機(jī)（ conical basket centrifuge） ?特點(diǎn)： 離心力 ,F 重力 ,mg 摩擦力 ,f 支承力 ,N ?結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，功率消耗小。 ?對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動敏感。 ?生產(chǎn)能力較大，分離因數(shù)約為 2022，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為 ~1mm的懸浮液。 ?在各種結(jié)晶產(chǎn)品的分離中廣泛應(yīng)用。 為什么會自動卸料？ ?特點(diǎn)： ?離心分離因數(shù)可達(dá) 13000，也有高達(dá) 105的超速離心機(jī)。 ?轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有三個縱向平板，以使料液迅速達(dá)到與轉(zhuǎn)鼓相同的角速度。 ?適用于于分離乳濁液及含細(xì)顆粒的稀懸浮液。 4 沉降式離心機(jī) 沉降式離心機(jī)是利用離心沉降的原理分離懸浮液或乳濁液的機(jī)械。 管式離心機(jī)（ tubularbowl centrifuge） ?分離乳濁液的管式離心機(jī)操作原理 轉(zhuǎn)鼓由轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)。乳濁液由底部進(jìn)入，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)從下向上流動過程中，由于兩種液體的密度不同而分成內(nèi)、外兩液層。外層為重液層，內(nèi)層為輕液層。到達(dá)頂部后，輕液與重液分別從各自的溢流口排出。 ?分離懸浮液的管式離心機(jī)操作原理 流量 Vs為懸浮液從底部進(jìn)入，懸浮液是由密度為 ρ的與密度為 ρp的少量顆粒形成的。假設(shè)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體以轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度 ω隨著轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。液體由下向上流動過程中，顆粒由液面 r1處沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面 r2處。凡沉降所需時間小于式等于在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時間的顆粒，均能沉降除去。 當(dāng)顆粒的沉降處于斯托克斯區(qū)時，其沉降速度（徑向）為 2218)( ?????rdddr pp ?????18)(2 ?? pptgdu斯托克斯區(qū)的重力沉降速度為 rdrugdt?? 2??積分邊界 邊界條件： θ =0時， r=r1； θ =θ t時， r=r2。 122 ln rrugtt ?? ?sVhrr )( 2122 ??? ??轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體流量轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的持液量取顆粒的停留時間等于流體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間，即 對上式積分，得沉降時間 對于一定的懸浮液處理量 Vs， 只有粒徑 dp滿足條件 θt≤θ的顆粒，才能全部除去。根據(jù) θt=θ， 可得 12212222ln18)(rrrrdhV pcps?????????1221222lnrrrrguhV ts??? ??式中 ut的為重力沉降速度。 所以當(dāng)顆粒為臨界粒徑 dpc時，懸浮液的處理量為 以上兩式表示懸浮液處理量 Vs與轉(zhuǎn)鼓尺寸（ r r2及 h）、轉(zhuǎn)鼓角速度 ω及顆粒臨界直徑 dpc之間的關(guān)系。 例：水中含有極少量細(xì)小顆粒的懸浮液，想用管式高速離心機(jī)分離，使其中 1μ m以上的顆粒全部除去。試求最大的懸浮液進(jìn)料量為多少。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓尺寸為： r1=5cm、 r2=8cm， h=60cm。 轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)為12022rpm。 懸浮液溫度為 20℃ ，顆粒的密度為23000kg/m3。 解：查得水在 20℃ 時的 μ=103Pas， ρ=1000kg/m3， hmsmrrrrguhVts/ln)()1 2 5 7)((ln33322721221222???????????????轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度 ω=2πN/60=2π(12022)/60=1257rad/s 重力沉降速度 ut=gdp2(ρpρ)/18μ =(106)2(23001000)/(18 103) = 107m/s 懸浮液的進(jìn)料量為 分離乳濁液的碟式離心機(jī) ：碟片上開有小孔。乳濁液通過小孔流到碟片的間隙。在離心力作用下，重液沿著每個碟片的斜面沉降，并向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁移動，由重液出口連續(xù)排出。而輕液沿著每個碟片的斜面向上移動，匯集后由輕液出口排出。 主要分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類脫水、牛乳脫脂等；也可以澄清含少量細(xì)小顆粒固體的懸浮液。 澄清懸浮液用的碟式離心沉降機(jī) ：碟片上不開孔。只有一個清液排出口。沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的沉渣，間歇排出。只適用于固體顆粒含量很少的懸浮液。當(dāng)固體顆粒含量較多時，可采用具有噴嘴排渣的碟式離心沉降機(jī)，例如淀粉的分離。 （ diskbowl centrifuge） ?工作原理： 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器，其轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)稍低。懸浮液通過螺旋輸送器的空心軸進(jìn)入機(jī)內(nèi)中部。沉積在轉(zhuǎn)鼓壁面渣，被螺旋輸送器沿斜面向上推到排出口而排出。澄清液從轉(zhuǎn)鼓另一端溢流出去。 ?用途： 用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生產(chǎn)能力較大。也可以在高溫、高壓下操作，例如催化劑回收。 7 螺旋式離心機(jī)（ scrolltype centrifuge） 設(shè)備名稱 主要結(jié)構(gòu) 工作過程 特點(diǎn)、 適用性 生產(chǎn)能力計算 板框壓濾機(jī) 濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架 裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理 ?加壓過濾，推動力較大 ?結(jié)構(gòu)簡單，造價低； ?過濾面積大，能耗少； ?讀為間歇操作，推動力較大； ?洗滌時間長，生產(chǎn)效率低。 應(yīng)用范圍廣。對原料的適應(yīng)性強(qiáng) 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī) 轉(zhuǎn)筒 (濾網(wǎng)、濾布 )、分配頭、濾漿槽 過濾、洗滌、吹干、卸渣 ?真空過濾，推動力較??； ?連續(xù)化生產(chǎn)，自動化程度高，推動力小，濾餅濕度大，設(shè)備投資高 適于粒度中等，粘度不太大的物料 離心過濾機(jī) 轉(zhuǎn)鼓 (濾網(wǎng)、濾布 )、機(jī)架 過濾、洗滌、卸渣等 ?離心過濾，推動力最大； ?濾液濕度小。 應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。儀設(shè)備成本高，過濾面積小。 (q+qe )2=K(?+?e) DWVT VQ ??? ???? 36003600? ?nVnnKAnVQ ee ???? )60(6060 22 ??)( 333 2 rRp Rf ?? ??DWVT VQ ??? ???? 360036004終了過濾速率洗滌速率 ?幾種過濾設(shè)備的比較