2024/11/1 第四章 分离机械 1 第四节 离心分离机械 • 离心分离:利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固-液、 液-液分离的方法通称离心分离。实现离心分离操作的机 械称为离心机。 • 离心机用于淀粉、牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、 食用动物油、米糠油等食品加工中,主要用于脱水、浓缩、 分离、澄清、净化和固体分级等工艺过程。 • 1.悬浮液是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。 固体颗粒是由许多单个颗粒及聚集在一起的颗粒团组成的 混合体。 • 乳浊液是由液体和悬浮于其中的一种或数种其他液体所组 成的系统,其中至少有一种液体是以液珠的形式,均匀地 分散于一个不和它互溶的液体之中。乳浊液的稳定性低, 当悬浮液珠达一定的大小时(临界的大小等于0.4~0. 5μm),组成它的两相会较快地分层
2024/11/1 第四章 分离机械 1 第四节 离心分离机械 • 离心分离:利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固-液、 液-液分离的方法通称离心分离。实现离心分离操作的机 械称为离心机。 • 离心机用于淀粉、牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、 食用动物油、米糠油等食品加工中,主要用于脱水、浓缩、 分离、澄清、净化和固体分级等工艺过程。 • 1.悬浮液是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。 固体颗粒是由许多单个颗粒及聚集在一起的颗粒团组成的 混合体。 • 乳浊液是由液体和悬浮于其中的一种或数种其他液体所组 成的系统,其中至少有一种液体是以液珠的形式,均匀地 分散于一个不和它互溶的液体之中。乳浊液的稳定性低, 当悬浮液珠达一定的大小时(临界的大小等于0.4~0. 5μm),组成它的两相会较快地分层
第四节 离心分离机械 • 2.离心力场中颗粒在流体中的运动情况 假定离心机转鼓 内液体自由面为圆柱面,即重力影响忽略不计,颗粒被加速的时 间忽略不计,颗粒在液体中的运动服从斯托克斯公式,由此,距 中心轴为r处的颗粒沉降速度(图3-37)为 vr, ,则 18 ( ) 2 2 d g g r dt dr s s r − = = (m/s) -颗粒直径(m); 、 -颗粒及液体密 度(Kg/m3); -液体粘度(Pa·s)。 颗粒离心沉降所经过的最长距离为 ,沉 降时间d s s 2 1 r − r 式中 g r 2 -分离因素
第四节 离心分离机械 • 2.离心力场中颗粒在流体中的运动情况 假定离心机转鼓 内液体自由面为圆柱面,即重力影响忽略不计,颗粒被加速的时 间忽略不计,颗粒在液体中的运动服从斯托克斯公式,由此,距 中心轴为r处的颗粒沉降速度(图3-37)为 vr, ,则 18 ( ) 2 2 d g g r dt dr s s r − = = (m/s) -颗粒直径(m); 、 -颗粒及液体密 度(Kg/m3); -液体粘度(Pa·s)。 颗粒离心沉降所经过的最长距离为 ,沉 降时间d s s 2 1 r − r 式中 g r 2 -分离因素
第四节 离心分离机械 1 2 2 2 2 2 0 0 ln ( ) 18 ( ) 18 2 1 0 r r r d dr d t dt s s r r s s t − = − = = (s) 上式表明,颗粒愈细、粘 度愈大,则沉降速度愈小, 所需的沉降时间愈长。提高 离心机分离因素是提高沉降 速度、减少沉降时间的有力 措施
第四节 离心分离机械 1 2 2 2 2 2 0 0 ln ( ) 18 ( ) 18 2 1 0 r r r d dr d t dt s s r r s s t − = − = = (s) 上式表明,颗粒愈细、粘 度愈大,则沉降速度愈小, 所需的沉降时间愈长。提高 离心机分离因素是提高沉降 速度、减少沉降时间的有力 措施
第四节 离心分离机械 • 3.乳浊液在离心场中的分层和两相的排出情况 在离心机转鼓内乳浊液分离因混合物密度的不同而 形成内外两层圆柱面,密度大的在外层。 • 设混合液轻液体积V与重液体积Vn之比为ψ,分层界面 的半径为ri,则 ( ) ( ) 2 1 2 2 2 1 2 1 r r r r V V i h − − = = + + = 1 2 1 2 2 r r ri
第四节 离心分离机械 • 3.乳浊液在离心场中的分层和两相的排出情况 在离心机转鼓内乳浊液分离因混合物密度的不同而 形成内外两层圆柱面,密度大的在外层。 • 设混合液轻液体积V与重液体积Vn之比为ψ,分层界面 的半径为ri,则 ( ) ( ) 2 1 2 2 2 1 2 1 r r r r V V i h − − = = + + = 1 2 1 2 2 r r ri
第四节 离心分离机械 • 为了从离心机转鼓内分别引出轻、重液体,转鼓内上 方设有挡板,挡板上方设置轻、重液引出通道及溢流 堰,溢流堰内径r3是设计离心机的重要参数。根据挡板 上下离心力压力平衡原则可确定r3 。即 (r r ) (r r ) (r r ) h l i h i 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3 2 2 2 2 1 2 1 2 1 − = − + − r r (r r ) i h l i 2 1 2 2 3 − = −
第四节 离心分离机械 • 为了从离心机转鼓内分别引出轻、重液体,转鼓内上 方设有挡板,挡板上方设置轻、重液引出通道及溢流 堰,溢流堰内径r3是设计离心机的重要参数。根据挡板 上下离心力压力平衡原则可确定r3 。即 (r r ) (r r ) (r r ) h l i h i 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3 2 2 2 2 1 2 1 2 1 − = − + − r r (r r ) i h l i 2 1 2 2 3 − = −
2024/11/1 第四章 分离机械 6 第四节 离心分离机械 • 4.离心机分类 • (1)按分离因数的大小可分为常速离心机、高速离心 机及超高速离心机。 • 常速离心机:Fr<3000,主要用于分离颗粒不大的 悬浮液和物料的脱水。 • 高速离心机:3000< Fr <50000,主要用于分离乳 浊液和细粒悬浮液。 • 超高速离心机: Fr >50000,主要用于分离极不易 分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液
2024/11/1 第四章 分离机械 6 第四节 离心分离机械 • 4.离心机分类 • (1)按分离因数的大小可分为常速离心机、高速离心 机及超高速离心机。 • 常速离心机:Fr<3000,主要用于分离颗粒不大的 悬浮液和物料的脱水。 • 高速离心机:3000< Fr <50000,主要用于分离乳 浊液和细粒悬浮液。 • 超高速离心机: Fr >50000,主要用于分离极不易 分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液
2024/11/1 第四章 分离机械 7 第四节 离心分离机械 • (2)按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离 心机及分离离心机。 • 过滤离心机:转鼓壁上有孔,借离心力实现过滤分离, 分离因数不大,适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗 粒悬浮液的分离以及物料的脱水。 • 沉降离心机:鼓壁上无孔,借离心力实现沉降分离。 • 分离离心机:鼓壁上无孔,分离因数在3000以上,主 要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。 • (3)按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续 式离心机
2024/11/1 第四章 分离机械 7 第四节 离心分离机械 • (2)按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离 心机及分离离心机。 • 过滤离心机:转鼓壁上有孔,借离心力实现过滤分离, 分离因数不大,适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗 粒悬浮液的分离以及物料的脱水。 • 沉降离心机:鼓壁上无孔,借离心力实现沉降分离。 • 分离离心机:鼓壁上无孔,分离因数在3000以上,主 要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。 • (3)按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续 式离心机