碟式离心机分离性能的研究.pdf

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1、第38卷第2期化工机械157碟式离心机分离性能的研究袁惠新’王飞付双成姚宇婷(常州大学机械与能源工程学院)摘要通过碟式离心机的∑理论和斯托克斯公式得出影响碟式离心机分离效率的几个因素。再结合实际的实验数据验证它们之阍的关系。得出一个合适的范围以提高离心机的分离效率，从而指导实际生产中对碟式离心机的操作参数、结构参数的设定。关键词碟式离心机分离效率处理量转速碟片中图分类号TQ051．8+4文献标识码A文章编号0254_6094(2011)02-0157_03碟式离心机作为一种高效的分离机械，按其操作

2、原理可分为两类：液一固分离即低浓度悬浮液的分离，称澄清操作；液一液或液一液一固分离即乳浊液的分离，称离心分离操作⋯。碟式离心机以其结构紧凑，占地面积小，生产能力大等特点，在化工、医药、轻工、食品、生物工程以及交通运输部门都获得广泛应用。但在实际生产中，由于不能很好地设置其参数导致分离效率很低，从而造成资源与能源的浪费。为此，研究离心机各个参数对分离效率的影响是非常必要的。1碟式离心机简介碟式离心机是利用浅池原理设计的，即在离心沉降槽分离悬浮液时生产能力正比于沉降槽的面积而与沉降槽的高度无关，所以用

3、一组碟片将转鼓内腔分成若干个间隙的分离通道，从而缩短了颗粒的沉降过程，加速了离心分离过程嵋1。如图l所示，物料从位于转鼓中心的空心轴进入，通过碟片上的分配孔进入各个碟片间隙。在离心力的作用下密度小的清液受到的离心力较小，从而向上运动；密度大的固体颗粒受到的离心力较大，从而沿着碟片向下运动，最后被甩到转鼓内壁的挡板上被人工取出。2理论分析离心机转鼓的高速旋转，带动转鼓内的液体和颗粒高速旋转，固体颗粒作离心沉降运动。根固体颗图l碟式离心机分离悬浮液示意图据斯托克斯公式“。=％竽砌2(Re，<1)，固体

4、颗10l正粒的沉降速度(径向)为：“=罢=谱M2(1)“。T2谱M～I，弘瓮(2)式中H——沉降速度，m／s；M2——离心加速度，m／s2；r——颗粒所在的径向位置，m；7——时间常数，s；菇——颗粒直径，m；△p——固、液两相密度差，kg／m3。颗粒从起始径向位置走完分离区全长(轴向)，刚好能沉降(径向)到达转鼓壁的临界条件为：·袁惠新，男，1957年8月生，教授。江苏省常州市，213016。158化工机械2011年去-n孚=吉㈩砌’V式(3)中时间常数为r的颗粒在允许停留时间内能完成沉降的最小

5、起始径向位置。起始径向位置大于此值，颗粒不能完成沉降。因此，颗粒为茹或时间常数为r的颗粒的粒级效率值可定义为半径r与R之间的环状液层体积占鼓内液体总体积的比值：c㈤=等(4)将式(3)代人式(4)得：G㈩=南(1．e12t-2i)(5)由式(5)可导出分割粒度省，。或分割常数丁⋯令G(龙)=O．5得：r扩志h焉㈤r50‘蕊m研∞J将式(6)代入式(3)，可导出离心机的生产能力，即：Q=等☆滔(7)m啊Q=2“吨=(8)其中u吨=r，。g，即重力场下的沉降速度。对于碟式离心机：乏一譬型导[1一(鲁)

6、3]cts詈(9)gj^2z式中Ⅳ——碟片数oR。——碟片内侧回转半径，moR：——碟片外侧回转半径，mo日——锥形碟片的全锥角，(o)。由式(8)、(9)得：．r矿赢i辘㈣)4∞2Ⅳ霄R23[1一(})3]ctg詈由式(10)可看出，时间常数r，。与处理量Q成正比，与角速度∞2成反比，与碟片数jv成反比。角速度∞与离心机转速n成正比。由式(2)可知r，。是离心机能分离50％的固体颗粒的粒径茹蚰的函数，r，。越小则茗，。越小，能分离的最小粒径越小，离心机的分离效率越高㈧。因此可以看出转速、处理量以

7、及碟片数是影响离心机分离效率的主要因素。3试验及结果分析按照图2所示的试验流程。利用LPCH．30型碟式离心机对二氧化硅和碳化硅的混合物采用固定变量法进行分离试验，即固定处理量改变转速、固定转速改变处理量、固定处理量和转速改变碟片数，从而得到各个因素对离心机分离效率的影响。重液收集罐图2试验流程示意图由图3可以看出，在处理量一定，离心机转速在455r／min以下时，分离效率随着转速的增加而增大，当转速加大时，分离效率显著提高，直到转速达到900r／min时效率曲线趋于平缓，不再随转速的增加而增大。

8、堡静辏艇求图3转速对分离效率的影响由图4可以看出，当转速固定时，离心机分离效率随着处理量的增大而减小，当处理量减小到0．138m3／h时，分离效率不再随处理量的减小而增大，而是趋于平缓。瀑褂籁艇求图4处理量对分离效率的影响由图5可看出，分离效率随碟片数的增加而增大，但由于现有离心机的碟片只有57个，所以没能得出碟片数到达多少时对分离效率的影响会不再明显。第38卷第2期化工机械159术斟蓑趟求图5处理量为0．72m’／h、转速为522r／min时碟片数对分离效率的影响4结束语笔者通过