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1、离心分离器,物体高速旋转能够产生离心力场，在离心力场内的各质点都将承受较其本身重力大出若干倍的离心力。,1.离心分离规律,2.离心分离应用,用于分离废水中的悬浮颗粒，也可用于污泥脱水。,按照产生离心力的方式不同可分为：,3.离心分离设备分类,压力式水力旋流器（通常所说的水力旋流器）,重力式水力旋流器（旋流沉淀池）,水力旋流器,1.压力式水力旋流器,结构特点：形状细长、直径小，圆锥部分长。,1-圆筒；2-圆锥体；3-进液管；4-溢流管；5-排渣口；6-通气管；7-溢流筒；8-出液管,水力旋流器的构造示意图,1-入流；2-一次涡流；3-二次涡流；4-零锥面；5-空气涡流柱,物料在水力旋流器内的流动
2、,工作原理：当含有悬浮物的废水切向进入圆筒后发生高速旋转，在离心力的作用下，固体颗粒被甩向器壁，并随旋流下降到底部排出。澄清后的废水形成螺旋上升的内层旋流，经溢流管进入溢流筒后，从出液管排出。,1.应使出水管直径大于溢流管直径；2.排渣口径宜选取小值，以提高浓缩液浓度；3.进口易磨损，应用耐磨材料制作，且能快速更换，以便调节口径和检修。,设计时的注意事项：,设备结构、颗粒性质、进水水压及粘度等。,影响分离效率的因素：,极限粒径越小，说分离效果越好，达到一定分离效率时的处理水量也越大。,极限粒径：一般将分离效率为50%的颗粒直径。,在其它条件基本不变时，分离效率随颗粒粒径直径的增大而急剧增大。,
3、颗粒直径与分离效率的关系,优点：体积小、结构简单、处理能力大、便于安装检修等。适用范围：比较适用于各类小流量工业废水和高浊度河水中氧化铁皮、泥砂等比重较大的无机杂质的分离。,压力式水力旋流器的优点及适用范围：,2.重力式水力旋流器,用重力式水力旋流器处理废水时，也是借助进、出水的压力差在器内作旋转运动。但在这种旋流器中，离心力的作用并不重要，颗粒的分离基本上由重力决定。,旋流沉淀池有周边旋流配水和中心筒旋流配水两种。,重力式水力旋流器结构示意图,工作原理：废水利用进、出口的水位差压力，经进水管沿切线方向进入旋流器底部形成旋流，在重力和离心力作用下，水中的悬浮颗粒被抛向池壁并滑向器底集中，定期由
4、抓斗卸出。废水中的油类则浮在水面上。,1.重力式旋流分离器的表面负荷大大低于压力式旋流分离器，一般约为25-30m3/(hm2)；2.进水管流速：1.0-1.5m/s；3.废水在池内停留时间：15-20min；4.池内有效深度：H0=1.2D；进水口到渣斗上缘应有0.8-1.0m保护高，以免冲起沉渣。,设计参数：,优点：与压力式旋流分离器相比，重力式旋流分离器避免了水泵及设备磨损较大的缺点，节省了动力消耗。缺点：沉淀池地下部分深度较大、施工难度大。,重力式水力旋流器的优缺点：,离心机,离心机是一种利用转鼓带动物料高速旋转产生的离心力来强化分离过程的分离设备。,工作原理：离心机是依靠一个可以随转
5、动轴旋转的圆筒，在传动设备驱动下产生高速旋转，液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离目的。,应用：在废水处理领域，离心机常用于污泥脱水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。,液态悬浮物系在器旋离心场中的运动,转鼓内液体的自由表面,a,静止 b，低速旋转 c，高速旋转 d，忽略重力,离心机开动后，因转鼓的带动，使液体在受重力作用的 同时，还受到离心力的作用，形成一个旋转的自由表面。,分离因数几何形状转鼓数目操作原理卸料(渣)方式操作方式,离心机的分类：,（1）按分离因数大小可将离心机分为：低速离心机（Kc=1000-1500）；中速离心机（Kc=1
6、500-3000）；高速离心机（Kc=3000-50000）；超速离心机（Kc50000）。,分离因数Kc为同一颗粒在同种流体介质中离心沉降速度与重 力沉降速度的比值，在Stokes区内的表达式为，,也可以将Kc理解为颗粒所受净离心力与净重力之比，或颗粒所在位置上的离心惯性力强度与重力场强度之比。若以n表示转速（r/min），并将=2n/60代入上式，则有，,分离因数Kc,（2）按几何形状可以分为转筒离心机（有圆锥形、圆筒形、锥筒形）、盘式离心机和板式离心机等。（3）按操作原理可以分为过滤式离心机和沉降式离心机。（4）按操作方式可以分为连续式和间歇式。（5）按卸料方式可以分为上卸料、下卸料、重
7、力卸料、机械卸料等。,1.过滤式离心机,过滤式离心机转鼓上开有孔，鼓内覆盖以滤布或其他过滤介质(滤网等)，当转鼓高速旋转时，鼓内料液在离心力的作用下透过过滤介质（滤布和壁上小孔）排出，而固体颗粒则被截留在过滤介质上，完成固液分离。,工作原理:,过滤式离心机对颗粒和液体的密度差没有要求，但不适宜于小颗粒、纤维状或胶体可压缩固体物质的分离(例如废水中污泥的处理)，因为这些物质会堵塞过滤介质。,过滤式离心机的适用范围：,只适用于悬浮液浓度较高(可达50、60)、粒度适中以及母液较粘的场合。如：结晶类食品(如砂糖)的精制；脱水蔬菜制造的预脱水过程、淀粉的脱水；水果蔬菜的榨汁；回收植物蛋白及冷冻浓缩的冰
8、晶分离。,最常用的间歇式操作离心机有三足式、上悬式和卧式刮刀卸料式离心机；而连续操作的离心机有卧式活塞推料和离心力卸料离心分离机，后者适用于固体粒子较粗的物料。,（1）三足式过滤分离机,结构特点：由底部封闭的圆管形转鼓、垂直的主轴以及驱动装置组成。,三足式过滤分离机结构示意图,工作原理：悬浮液从顶部加入，滤液受到离心力作用穿过过滤介质，在转鼓外收集，而固体颗粒则截留在过滤介质上，形成一定厚度的滤饼，由人工去除。,（2）卧式刮刀卸料离心分离机,是一种连续运转、间歇操作的过滤式离心机。其主要特点是利用刮刀卸除滤渣。,优点：对悬浮液浓度和进料量的变化不敏感，过滤时间、分离时间和卸料时间均可自由调节，
9、滤渣较干，各操作段可在全速或不同转速下进行，操作周期短，生产能力大。缺点：电机负荷不均匀，刮刀无法刮尽转鼓上的滤渣，加料和卸料时机器震动严重。,卧式刮刀卸料离心分离机的优缺点：,适用于处理中、小颗粒(5mm)的物料，也可用于短纤维状的物料（长度4mm）。,（3）卧式活塞推料离心分离机,是一种连续加料、脉动卸料的过滤式离心机。,工作原理：在离心力场作用下，料液沿布料斗周边均匀地甩到滤网上，大部分经过筛网缝隙和转鼓小孔甩出转鼓外，由管道引走。利用推杆在转鼓内的往返运动推动筛网上的滤饼前移，形成脉冲卸料。,优点：效率高、产量高、生产连续化、操作稳定可靠。,卧式活塞推料离心分离机的优缺点：,适用范围:
10、含固相颗粒大于0.25mm的结晶状和纤维状物 料的悬浮液，并且要求固相含量大于30%。,缺点：只能分离中粗颗粒，对悬浮液的浊度比较敏 感，容易发生跑料现象，应用上有一定的局限 性。,（4）离心力卸料离心分离机,又叫惯性卸料分离机或锥篮离心分离机。,工作原理：滤渣在锥形转鼓中依靠本身所受的离心力克服与筛网的摩擦力沿筛网表面向着转鼓大端移动，最后自行排出。,优点：结构最简单，脱水效率很高，物料能在较短的停留 时间内获得含量较低的滤饼；产量高、制造运转及 维修费用低。缺点：对物料的性质和溶液浓度的变化非常敏感，适应性 差，不易控制物料的停留时间。应用范围：主要用于大于0.1mm的结晶颗粒或无定形物料
11、以及纤维状物料的分离。,2.沉降式离心机,过沉降式离心机壁上无孔，悬浮液中颗粒的直径很小而浓度不大，工作时固体颗粒沉降后贴在转鼓内壁上，达到一定厚度后将其取出，清液从紧靠转轴的孔隙或导管连续排出。,工作原理:,应用：主要用于不易过滤的悬浮液。,（1）卧螺式沉降离心机,结构:主要由转鼓、带空心轴的螺旋输送器、差速器等组成。,工作原理:悬浮液由空心转轴的进料孔进入机内，在离心力的作用下，悬浮液中密度大的因相颗粒沉降在转鼓内壁上形成固相层；密度小的水分则只能在固环层内圈形成液体层，称为液环层。固环层在螺旋输送器的推移下，被输送到转鼓的锥端，经出口连续排出；液环层的分离液由圆柱端堰口溢流，排至转鼓外达
12、到分离的目的。,高速离心机常常采用逆流中心进料设计，即悬浮液中固相和液相逆向流动，进料在转鼓的圆柱圆锥交接处附近，颗粒停留时间和沉淀过程较短，进料和螺旋推进器较快的转速有可能把已分离的固相颗粒扰动浮起。,按转鼓内流体与沉渣的流动方向可分为逆流型和顺流式两种。,低速离心机则采用顺流转鼓始端进料设计，即悬浮液中的液体和固体都沿着相同方向前进，因而可以避免逆流设计中常常出现的涡流。进料口位于转鼓的始端，因此离心机全长都起到了净化作用，与逆流设计相比，加长了长度和时间，使微细颗粒能沉淀下来，因而产生含水率低的高密度沉积物和更清澈的液体。,转鼓直径和有效长度转鼓的半锥角转差和扭短沉降区和干燥区的长度调节
13、,卧螺沉降离心机的主要技术参数,转鼓直径和有效长度转鼓的直径越大离心机的处理能力也越大，转鼓的长度越长，悬浮液在机内停留时间越长，分离效果也越好。常用转鼓直径在160-1600mm之间，长径比L/D在1-4.2之间。转鼓的半锥角半锥角是锥体母线与轴线的夹角，锥角大则悬浮液受离心挤压力大，利于脱水。通常半锥角8-200。,转差和扭短转差是转鼓与螺旋输送器的转速差。转差大，输渣量大，但也带来转鼓内流体搅动量大，悬浮液停留时间短，分离液中固相量增加，出渣湿度增大的问题。沉降区和干燥区的长度调节转鼓的有效长度为沉降区和干燥区之和，沉降区长，则悬浮液停留时间长，分离液中固相带湿量少，但干燥区停留时间短，
14、排渣中的含湿量高。应调节溢流挡板的高度以调节转鼓沉降区和干燥区的长度。,优点：能连续自动操作和长期运转，无滤网和滤布维修方便，操作费用低；结构紧凑，易于密封；单机生产能力大，分离质量较高；占地面积小；可将固相按颗粒大小进行分级，能分离的固相颗粒范围较广(0.0052mm)；能适应各种浓度悬浮液的分离，且浓度的波动不影响分离效果。,卧螺沉降离心机的优缺点,缺点：沉渣的含湿量一般比过滤离心机稍高，大致与真空过滤机相等；沉渣的洗涤效果不好；结构复杂，造价较高。,（2）碟式沉降离心机,离心分离机的转鼓内有数十只(50-80)形状和尺寸相同的碟片，碟片按一定间距(0.5-1.2mm)叠置起来组成碟片组，
15、每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布的圆孔，许多这样的碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成垂直的通道。,结构:,工作原理:要分离的液体混合物由空心转轴顶部进入，通过碟片半腰的开孔通道进入各碟片之间，并同碟片一起转动，在离心力的作用下，密度大的液体趋向外周，到达机壳外壁后上升到上方的重液出口流出；轻液则趋向中心而向上方较靠近中央的轻液出口流出。这样，两种不同重度液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。,（3）管式超速离心机,乳浊液从下部引入，在管内自上而下运行过程中，在离心力作用下，由于密度不同而分成内外两层，外层走重液，内层走轻液，都从顶部的溢流口流出。,工作原理：,启动前准备（1）
16、清除离心机周围的障碍物。（2）检查转鼓有无不平衡迹象。（3）启动润滑油泵，检查各注油点，确认已注油。（4）将刮刀调节至规定位置。（5）检查刹车手柄的位置是否正确。（6）液压系统先进行单独试车。（7）“假”启动，暂短接通电源开关并立即停车，检查 转鼓的旋转方向是否正确，并确认无异常现象。（8）离心机在启动前，必须进行下列检查，检查合格 后方可启动。,离心机的运行与维护,2.离心机启动（1）驱动离心机主电动机。（2）调节离心机转速，使其达到正常操作的转速。（3）打开进料阀。,3.离心机运行与维护（1）在离心机运行中，应经常检查各转动部位的轴承温度、各连接螺栓有无松动现象以及有无异声和强烈振动等。（
17、2）离心机在正常运行工况下，噪声的声压级不得大于85 dB。（3）离心机设计、安装时，应根据情况采取防振、隔振措施，减少机器的振动和噪声。（4）原来运转时振动很小的离心机，经检修拆装后其回转部分 振动加剧，应考虑是否系由于转子的不平衡所致。,（5）离心机使用一段时间后，如发现振动愈来愈大，应从转鼓部分的磨损、腐蚀、物料情况以及各连 接零件（包括地脚螺栓等）是否松动等诸方面进 行检查、分析。（6）对于成品已使用的离心机，在没有经过仔细的计 算校核以前，不得随意改变其转速，更不允许在 高速回转的转子上进行补焊、拆除或添加零件及 重物。离心机的盖子在未盖好以前，禁止启动。（7）禁止使用任何物体、以任
18、何形式强行使离心机停 止运转。,（8）进入离心机内进行人工卸料、清理或检修时，必须切断电源。取下保险，挂上警告牌。同时还应将转鼓与壳体卡死；严格执行操作规程。（9）不允许超负荷进行；下料均匀，避免发生偏心运转而导致转鼓与机壳摩擦产生火花；为安全操作，离心机的开关、按钮应安装在方便操作的地方；试验台必须保证离心机安装正确，并有安全保护装置；外露的旋转零部件必须设有安全保护罩；电动机与电控箱接地必须安全可靠；制动装置与主电动机应有联锁装置，且准确可靠。,4.离心机停车（1）关闭进料阀。一般采取逐步关闭进料阀，使其逐 渐减少进料，直到完全停止进料为止。（2）清洗离心机。（3）待进料完全停止后，停电动机。（4）离心机停止运转后，停止润滑油泵和水泵运行。,
