沉降分離與離心機(jī)工作原理

    懸浮液中的固體顆粒m在重力mg的作用下沉降，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，懸浮液產(chǎn)生分層，這個(gè)過(guò)程為重力沉降分離。如右圖所示。固體顆粒沉降的速度Vg可以由Stokes方程描述。

　　重力分離的沉降速度Vg可表述為：Vg = A?g

　　A是與固體顆粒直徑、懸浮液固液密度差、液相的粘度有關(guān)的常數(shù)。

　　g是重力加速度。

    沉降是懸浮液中的固相顆粒在力場(chǎng)中的物理現(xiàn)象。其速度正比于力場(chǎng)的加速度。  

    離心沉降分離是將懸浮液加入以角速度ω旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，固相顆粒m在離心力m rω2的作用而沉降，懸浮液產(chǎn)生分層。如下圖所示。此時(shí)固體顆粒的沉降速度Vc同樣可以由Stokes方程描述。

    離心分離的沉降速度Vc可表述為：

　　Vc= A?r?ω2

　　A是與固體顆粒直徑、懸浮液固液密度差、液相的粘度有關(guān)的常數(shù)。

    r是固體顆粒離回轉(zhuǎn)中心距離，也可理解為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑。ω是離心機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度，r?ω2是向心加速度。

    將上述離心力與重力相比，既是分離因數(shù)。一般工業(yè)離心機(jī)的分離因數(shù)可以視幾百至幾千倍。

下圖所示是螺旋卸料沉降離心機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu)。固體顆粒的密度一般要比液相的大。

    懸浮液通過(guò)進(jìn)料管垂直地注射到高速旋轉(zhuǎn)的螺旋布料腔內(nèi)，經(jīng)進(jìn)料錐加速后從螺旋進(jìn)料孔向外折向高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁與螺旋一起高速轉(zhuǎn)動(dòng)。懸浮液中的固相顆粒在離心力的作用下快速地沉降到達(dá)轉(zhuǎn)鼓壁上。液體被擠向轉(zhuǎn)鼓中心。

　　懸浮液持續(xù)地進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)使得柱形壓環(huán)液面不斷升高直至高于溢流板，被擠向中心的液體就會(huì)溢流流出；轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)速稍高一些，這使的沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上的固體顆粒在螺旋葉片的作用下持續(xù)地沿軸向推進(jìn)到轉(zhuǎn)鼓錐段脫水，再經(jīng)轉(zhuǎn)鼓錐底下端的排渣口排出。

       沉降離心機(jī)由機(jī)架、罩殼、轉(zhuǎn)子、進(jìn)料管及主輔驅(qū)動(dòng)單元組成。如上圖所示。

    沉降離心機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)左右主軸承座固定在機(jī)架上。轉(zhuǎn)子采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。外轉(zhuǎn)子稱為轉(zhuǎn)鼓，由左右端蓋軸與直、錐轉(zhuǎn)鼓等零件組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子是一繞有螺旋葉片的空心軸，安裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)且與轉(zhuǎn)鼓同軸。螺旋與轉(zhuǎn)鼓間裝有軸承，可以靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)料管從螺旋中心穿入到達(dá)布料腔。

    行星差速器輸出端連接著轉(zhuǎn)鼓與螺旋。限制螺旋與轉(zhuǎn)鼓相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制差轉(zhuǎn)速。