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离心机基本原理

离心机基本原理

基于卧螺离心机的离心基本原理,分离因素和沉降速度是两个最为关键的参数。其中,分离因素相当于内因,其大小取决于离心机的转鼓半径,转速等因素;而沉降速度等同于外因,直接与处理对象们的物理性质相关,两者结合起来就构成了离心分离的基本原理。
2.1分离因素
分离因素也称为Gforce,简称为G,是离心机在运行过程中产生的离心机加速度和重力加速度的比值,因为是比值,因此也是个无量纲。
G=r·o2/g
o=2x·n/60
公式中:
r:卧螺离心机的转鼓半径(内径),单位cm;
o:转鼓的角速度,单位1/s;
n:转鼓的转速,单位r/min(pm).
n。com
g:重力加速度,一般取9.81m·s2.
公式合并后得到:
G=4x2.n2·r/3600g
其中4x2/3600可作为常量系数,因此,公式可简化为如下:
G=2。2×104×n2。r/g(单位同上)
分离因素是离心机分离能力的主要指标,分离因素G越大,物料所受的离心力也越大,分离效果也好。对于较小颗粒,液相粘度大的难分离的悬浮液,需要采用大分离因素的卧螺离心机,对于城市生活污水中产生的活性污泥,一般所需的分离因素在1500~3000之间。
 
根据分离因素公式,从中可以清晰的看出,分离因素G与离心机的转鼓半径r成正比;也与转鼓的转速n的平方成正比,因此提高转鼓的转速比增大转鼓半径对于分离因素G的影响要大很多。目前部分厂家提出的大长径比的卧螺设计,就是部分基于这方面原因考虑的,在机械强度允许范围内,尽可能把机身加长,半径尽可能保持较小值,这样可以获得更大的分离因素,举个实例:现有两家不同厂家的卧螺产品,其规格参数如下:
厂家A:转鼓半径18cm,最高转速4200pm,长径比4。2:1;
G1=4n2.n12·r1/3600g
厂家B:转鼓半径18。5cm,最高转速4000pm,长径比4。0:1;
G2=412。n22·re/3600g
G1=3550,G2=3300,A型号卧螺离心机产品较B产品的分离因素高出7个百分点。分离因素更高,前者适用的物料范围也较后者略广。实际工作中就曾遇到国内江苏省漂阳市某太阳能电池板企业需要选取分离因素在3300以上,用于回收电池板切割工艺中氢氧化钠溶液的卧螺离心机的选型案例。在处理量方面,A、B卧螺离心机均能满足要求,基于此前提,B设备需要达到最高转速的工况才能满足分离因素的条件;而分离因素更高的A较B更有优势,A转速仅需达到4050rpm时既可满足物料沉降分离的要求,5%的转速余量可以作为离心机运行若干年后性能衰减的缓冲。半径越大,对应最大转速越小;半径越大,在高速旋转下对于卧螺离心机的机械强度要求更高。这也要求了卧螺离心机铸造材质的要求的特殊性,将在离心
机材质章节中做进一步说明。综上所述,分离因素是卧螺离心机最基本的参数之一,分离因素是卧螺离心机的内因,决定了是否可以达到物料分离的界限值。
 

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