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离心沉降centrifugal settling

时间：2020-03-01 来源：网络 浏览：
组成悬浮系的流体与悬浮物因密度不同，在离心力场中发生相对运动，因而使悬浮系得到分离的沉降操作。当悬浮系作回转运动时，密度大的悬浮物（固体颗粒或液滴）在惯性离心力的作用下，沿回转半径方向向外运动。此时，颗粒或液滴受三个径向作用力：①惯性离心力Fc=mω2r，式中m为颗粒质量；ω为回转角速度;r为旋转半径。②浮力(方向与惯性离心力相反)

式中ρP和ρ 分别为颗粒和流体的密度。③流体对颗粒作绕流运动所产生的曳力

，式中AP为颗粒在垂直于运动方向上的投影面积;ur为颗粒的径向运动速度；ξ为阻力系数。颗粒在此三力的共同作用下，沿径向向外加速运动。对于符合斯托克斯定律（见绕流）的微小颗粒，径向运动的加速度很小，上述三力基本平衡，故可近似求出颗粒与流体在径向的相对运动速度为：
　　　　　　

式中dP为粒径；μ为流体粘度。
　　同一颗粒在相同介质中分别作离心沉降和重力沉降时，推动颗粒运动的惯性离心力Fc与重力Fg之比

称为离心分离因数，它是反映离心沉降设备性能的重要参数。当转速 ω＝1000r/min，r＝0.1m时，离心分离因数为112。因此，离心沉降可分离更细小的颗粒。
　　常用的离心沉降设备有：
　　①旋风分离器　含尘气体由矩形进口管 (图1)沿切向进入器内，在器壁的作用下作圆周运动。颗粒被惯性离心力抛至器壁，并汇集于锥形底部的集尘斗（灰斗）中。净化了的气体从中央排气管离去。旋风分离器的分离因数约为5～2500， 一般可分离5～75μm的细小尘粒。旋风分离器构造简单，没有运动部件，操作不受温度、压力的限制，广泛应用于很多工业部门，用于除去气体中的粉尘，或从气体中回收有用粉料。

图1

　　②旋液分离器　其构造和工作原理与旋风分离器基本相同，主要用于悬浮液的增稠或所含固体颗粒的水力分级。
　　③螺旋卸料离心机　在长锥形转鼓内装有螺旋推料器，料浆加在转鼓中部，澄清液从转鼓大头端面的窗口溢出，沉积在转鼓内壁的沉淀，由螺旋推料器推向转鼓小头，经沥干后卸出。此机适宜于处理细分散悬浮液，能获得含水率较小的固体沉淀。
　　④碟式分离机　在转鼓内装有许多倒锥形碟片(图2)，碟片直径一般为0.2～0.6m，碟片数为50～100。转鼓转速为4700～8500r/min，分离因数可达4000～10000。碟式分离机可用于分离乳浊液(如油料脱水等)，也可用于澄清含有少量微细颗粒的液体。

图2 碟式分离机

　　⑤管式高速离心机　采用长径比很大的管状转鼓，以便增加转速，提高分离因数。此种离心机的转速通常高于15000r/min，分离因数可达 12500。主要用于含细小液滴的乳浊液分离和含少量微细颗粒的悬浮液分离。  
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