分離乳濁液時,乳濁液經碟片束上的進料孔進入各碟片間隙,按密度不同分為重液和輕液,重液沿碟片內表面向轉鼓壁流動,輕液向中心流動,經溢流口和向心泵分別排出(圖2)。碟式分離機按排渣方式可分為人工排渣、環(huán)閥排渣、水沖排渣和噴嘴排渣等四種類型。
中國古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液,這就是離心分離原理的早期應用。
工業(yè)離心機誕生于歐洲,比如19世紀中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機,和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。
離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒,稱為轉鼓,通常由電動機驅動。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后,被迅速帶動與轉鼓同速旋轉,在離心力作用下各組分分離,并分別排出。通常,轉鼓轉速越高,分離效果也越好。
離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。①離心過濾:懸浮液在離心力場下產生的離心壓力,作用在過濾介質(濾網或濾布)上,使液體通過過濾介質成為濾液;而固體顆粒被截留在過濾介質表面,形成濾渣,從而實現(xiàn)液-固分離。過濾型轉鼓圓周壁上有孔,在內壁襯以過濾介質。②離心沉降:利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現(xiàn)液-固(或液-液)分離。沉降型轉鼓圓周壁無孔。圖3為4種典型的沉降型轉鼓。懸浮液(或乳濁液)加入轉鼓后,固體顆粒(或密度較大的液體)向轉鼓壁沉降,形成沉渣(或重分離液)。密度較小的液體向轉鼓中心方向聚集,流至溢流口排出,成為分離液(或輕分離液)。轉鼓均為間歇排渣,適用于含固體顆粒粒度較小、濃度較低的懸浮液或乳濁液分離;圖3b的轉鼓用螺旋連續(xù)排渣,可分離固體顆
離心分離機
離心分離機
粒濃度較高的懸浮液。在具有多層圓錐形碟片的轉鼓中,液體被碟片分成若干薄層,縮短了沉降分離的距離,使分離加快,改善了分離效果。
衡量離心分離機分離性能的重要指標是分離因數(shù)Fr。它表示被分離物料在轉鼓內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)用離心分離機的Fr為100~20000,超速管式分離機的Fr高達62000,分析用超速分離機的Fr達610000。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作面積,工作面積大處理能力也大。