分離乳濁液時(shí),乳濁液經(jīng)碟片束上的進(jìn)料孔進(jìn)入各碟片間隙,按密度不同分為重液和輕液,重液沿碟片內(nèi)表面向轉(zhuǎn)鼓壁流動(dòng),輕液向中心流動(dòng),經(jīng)溢流口和向心泵分別排出(圖2)。碟式分離機(jī)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(guó)古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)陶罐,產(chǎn)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(yīng)用。
工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲,比如19世紀(jì)中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機(jī),和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。
離心分離機(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(guò)濾和離心沉降兩種。①離心過(guò)濾:懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力,作用在過(guò)濾介質(zhì)(濾網(wǎng)或?yàn)V布)上,使液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)成為濾液;而固體顆粒被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面,形成濾渣,從而實(shí)現(xiàn)液-固分離。過(guò)濾型轉(zhuǎn)鼓圓周壁上有孔,在內(nèi)壁襯以過(guò)濾介質(zhì)。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(chǎng)中迅速沉降分層的原理,實(shí)現(xiàn)液-固(或液-液)分離。沉降型轉(zhuǎn)鼓圓周壁無(wú)孔。圖3為4種典型的沉降型轉(zhuǎn)鼓。懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后,固體顆粒(或密度較大的液體)向轉(zhuǎn)鼓壁沉降,形成沉渣(或重分離液)。密度較小的液體向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)鼓用螺旋連續(xù)排渣,可分離固體顆
離心分離機(jī)
離心分離機(jī)
粒濃度較高的懸浮液。在具有多層圓錐形碟片的轉(zhuǎn)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(jī)分離性能的重要指標(biāo)是分離因數(shù)Fr。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Fr為100~20000,超速管式分離機(jī)的Fr高達(dá)62000,分析用超速分離機(jī)的Fr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。