物料管理-物料分离机械与设备管理概论(ppt 79页)

第 4 章 物料分离机械与设备 1 第 4 章 物料分离机械与设备 n压榨机械与设备 n过滤设备 n离心设备 n膜技术设备 2 第 4 章 物料分离机械与设备 4.1 压榨机械与设备 n压榨简介 n间歇式压榨机 n手动式压榨机 n液压压榨设备 n气囊式压榨机 n连续式压榨机 n螺旋压榨机 n带式压榨机 3 第 4 章 物料分离机械与设备 n压榨的目是为了将固液相混合物分离； n固液混合物流动性好、易于泵送的可采用过滤分离，不易用泵输 送的应采用压榨分离；在过滤操作中，当滤饼中液体需去除得更 彻底些时，就需用到压榨操作。 n在某些生产过程中，压榨效果与干燥相似，由于机械脱水法通常 较热处理法更经济，因此压榨作业一直被广泛应用着。 一、压榨简介 1. 压榨操作的特点 压榨是通过机械压缩力将液相从液固两相混合物中分离 出来的一种单元操作，在压榨过程中液相流出而固相截留在 压榨面之间。与过滤不同的是，压榨的压力是由于压榨面的 移动而不是由于物料泵送到一个固定的空间而施加的。 2. 压缩过滤和干燥 4 第 4 章 物料分离机械与设备 3. 压榨过程的工序 压榨过程主要包括加料、压榨、卸渣等工序。有时，由 于进料状态要求或为了提高压榨效率，需对物料进行必要的 预处理，如破碎、热烫、打浆等。 4. 压缩在食品工业中的典型应用 在食品工业上，压榨主要用于从可可豆、椰子、花生、 棕榈仁、大豆、菜子等种子或果仁中榨取油脂，以及从甘蔗 中榨取糖汁。压榨的另一个重要用途就是用来榨取如苹果和 柑橘之类的果汁。 5 第 4 章 物料分离机械与设备 n压榨设备按操作方式有间歇式和连续式两类。 n间歇式压榨机：其加料、卸料等均是间歇进行的。具有结 构简单、安装费用低、操作压力易控制、能满足压榨过程 中压力由小到大逐渐增加的工艺要求等优点，适用于小规 模生产或传统产品的生产过程。间歇式压榨机主要为液压 压榨机，型式有箱式、板式、缸式、筐式和笼式等。 n连续式压榨机主要型式：螺旋式、辊式和带式，连 续压榨 机可适用于不同生产规模的需要。 5. 压榨设备类型 6 第 4 章 物料分离机械与设备 二、间歇式压榨机 n手动式压榨机 n液压压榨设备 n气囊式压榨机 间歇式压榨机有多种形式，大体上可以根据施压的方式 分为机械螺杆型、液压型和气压型三类。 7 第 4 章 物料分离机械与设备 （一）手动式压榨机 图 4.1 手动式压榨机示意图 n如图4.1所示 n操作：先用布袋将要压榨的物 料包裹起来，放在压榨板和机 座之间，扳动手柄经螺杆使压 榨板下降而对物料施加很高的 压力(120 kN)。将物中所含汁 液压榨出来，流入下部汁液收 集盘中，榨渣留在布袋中。应 注意压力必须缓缓地增加，以 免布袋破裂造成榨汁混浊。待 泄压且压榨板复位后，将压榨 渣由机座取下卸料。 8 第 4 章 物料分离机械与设备 （二）液压压榨机 n箱式压榨机 n板式压榨机 n筐式压榨机 n卧篮式压榨机 1. 箱式压榨机 待榨物料用滤布袋包装后放进一组钢箱中，这些钢箱置 于压榨机的固定端板和活动端板之间。每个压榨箱均设有排 液栅板，面上铺有多孔滤垫，滤布袋就放在这些滤垫上。在 液压作用下，叠置在钢箱中的滤布袋作为一个整体受到挤压 。 9 第 4 章 物料分离机械与设备 2. 板式压榨机 典型板式压榨机如图4.2所示。 它由四根直立钢柱做成坚固的压榨 支架，上有顶板下有底板，中间夹 有1016块压榨板，距离7525 mm 。当液压活塞加压向上移动时压榨 板间的物料受到压缩，压榨初期的 压力较低，通常仅约几个兆帕。当 被榨取物料的体积逐渐缩小时，压 力增加很快，可达到初期压力的 510倍。压榨后的残渣形成了组织 紧密而又坚实的榨饼。图 4.2 板式压榨机示意图 10 第 4 章 物料分离机械与设备 3. 筐式压榨机 待榨物料置于由梯形截面的木条、钢条或多孔钢板围成 的圆筒内，加压时液体流出筒壁，沿筒壁外侧流向压榨机底 座的集液槽。由于筐式压榨机不用滤布，因此最适于非油料 的压榨，但榨出液常混杂一些固体碎片。 11 第 4 章 物料分离机械与设备 食品工业中，这类压榨机常用在果汁、菜汁的生产，用 于葡萄汁压榨时，最终的压榨压力一般为0.30.4 MPa，最高 时可达1.21.6 MPa。筐式压榨机也用于鲸脂、鱼脂以及其它 不需高压的油脂压榨。 12 第 4 章 物料分离机械与设备 4. 卧篮式压榨机 卧篮式压榨机也称布赫（Bucher）榨汁机，最初是瑞士 布赫公司用来生产苹果汁的专用设备。最大加工能力810 t/h 苹果原料，出汁率8284%，设备功率24.7 kW，活塞行程 1480 mm。 n布赫榨汁机的结构 n布赫榨汁机压榨过程的工作状态 n布赫榨汁机的主要工序 n应用 13 第 4 章 物料分离机械与设备 （1）布赫榨汁机的结构 如图4.4所示。关键部件是可获得低混浊天然纯果汁的 尼龙滤绳组合体。滤绳由强度很高且柔性很强的多股尼龙 线复捻而成，沿其长度方向有许多贯通的沟槽，其表面缠 有滤网。 一台榨汁机滤绳多达220根。 14 第 4 章 物料分离机械与设备 图 4.4 布赫榨汁机结构图 15 第 4 章 物料分离机械与设备 （2）压榨过程中滤绳的工作状态 挤压时汁液经滤绳过滤后进入绳体沟槽，沿绳索流至贮 汁槽，然后挤压面复位，绳索重新逐渐伸直。由于绳索的运 动使浆渣松动，破碎，然后再次挤压。如此周期动作，直到 按预定程序结束榨汁过程。榨汁结束后，压榨室外筒与挤压 面同时移动，使浆渣松动并将其排出。 （1）装料（2）压挤 （3）复位松渣（4）排渣 图 4.5 滤绳在压榨过程中的工作状态 16 第 4 章 物料分离机械与设备 （3）布赫榨汁机的主要工序 装料：通过一次性或多次性装料可以优化装料过程； 压榨：可根据原料情况调整压榨的各种参数； 二次压榨：在压榨后的果渣中加水，进行浸提后再次压榨 ，用以提高出汁率； 排渣：通过选择一次性或多次性排渣程序可以提高整体 榨 汁能力； 清洗：在经过多次榨汁循环后可采用就地清洗(CIP)方式对 榨汁机清洗，以保持系统卫生，避免微生物的污染 17 第 4 章 物料分离机械与设备 目前，布赫榨汁机已发展成为可适合多品种果蔬榨汁的 通用型筐式榨汁机，可用于仁果类（苹果、梨）、核果类（ 樱桃、桃杏李）、浆果类（葡萄、草莓）、某些热带水果（ 菠萝、芒果）和蔬菜类（胡萝卜、芹菜、白菜）的榨汁。 （4）布赫榨汁机应用 18 第 4 章 物料分离机械与设备 （三）气囊压榨机 又称为维尔密斯（Willmes）压榨机。 1. 基本结构 卧式圆筒筛, 内侧有一个过滤 用的滤布圆筒筛，滤布圆筒筛内装 有一个能充压缩空气的橡胶气囊。 图 4.5 气囊压榨机截面 压缩空气将橡胶气囊充胀起 来，给夹在橡胶气囊与圆筒筛之 间的物料由里向外施加压力。同 时,整个装置旋转起来，使空气 压力均匀分布在物料上。分多次 增压将果汁榨出。 2. 原理 3. 应用 常用于葡萄酒厂 及果汁饮料厂的生产 。它可以压榨任何果 汁甚至黏性的果渣。 19 第 4 章 物料分离机械与设备 二、连续式压榨机 连续式压榨机的进料、压榨、卸渣等工序都是连续进 行的。食品工业中，最有代表性的这类压榨设备是螺旋压 榨机，其它还有带式压榨机和辊式压榨机等。辊式压榨机 主要在榨糖操作中应用，这里不作介绍。以下介绍螺旋压 榨机和带式压榨机。 n螺旋压榨机 n带式压榨机 20 第 4 章 物料分离机械与设备 螺旋压榨机是使用比较广泛的一种连续式压榨机，很早 就用来榨油、水果榨汁及鱼肉磨碎物的压榨脱水上。近年来 随着压榨理论研究的进展，以及设备本身的革新，使得该设 备的应用更加广泛。 图 3.7 复试对辊式磨粉机 （一）螺旋压榨机 n螺旋压榨机的结构 n螺旋压榨机的操作 n特点 21 第 4 章 物料分离机械与设备 1. 螺旋压榨机的结构 如图4.6所示，主要由压榨螺杆、圆筒筛、离合器、压 力调整机构、传动装置、汁液收集斗和机架组成。 图 4.6 螺旋压榨机 22 第 4 章 物料分离机械与设备 （1）压榨螺杆 由两端的轴承8支承在机架上，传动系统使螺杆9在圆筒 筛6内作旋转运动（如图4.6所示）。 压缩比 n为了使物料进入榨汁机后尽快受到压榨，螺杆的结构在 长度方向（从进料口向出料口方向）随着螺杆内径增大 而螺距减小。 n螺杆的这种结构特点，使得螺旋槽容积逐渐缩小，其缩 小程度用压缩比来表示。压缩比是指进料端第一个螺旋 槽的容积与最后一个螺旋槽容积之比 。如国产GT6GS螺 旋连续榨汁机的压缩比为1:20。 23 第 4 章 物料分离机械与设备 螺距 改变螺杆的螺距大小对一定直径的螺旋来说就是改变螺 旋升角大小。螺距小则物料受到的轴向分力增加，径向分力 减小，有利于物料的推进。 （2）圆筒筛 一般由不锈钢板钻孔后卷成，为了便于清洗及维修，通 常做成上、下两半，用螺钉连接安装在机壳上。圆筛孔径一 般为0.30.8 mm，开孔率既要考虑榨汁的要求，又要考虑筛 体强度。螺杆挤压产生的压力可达1.2 MPa以上，筛筒的强 度应能承受这个压力。 24 第 4 章 物料分离机械与设备 （3）压力调整机构 具有一定压缩比的螺旋压榨机，虽对物料能产生一定的 挤压力，但往往达不到压榨要求，通常采用调压装置来调整 榨汁压力。一般通过调整出渣口环形间隙大小来控制最终压 榨力和出汁率。间隙大，出渣阻力小，压力减小；反之，压 力增大。扳动压力调整手柄3使压榨螺杆9沿轴向左右移动， 环形间隙即可改变。 25 第 4 章 物料分离机械与设备 2. 螺旋压榨机的操作 操作时，先将出渣口环形间隙调至最大，以减小负荷。 启动正常后加料，物料就在螺旋推力作用下沿轴向向出渣口 移动，由于螺距渐小，螺旋内径渐大，对物料产生预压力。 然后逐渐调整出渣口环形间隙，以达到榨汁工艺要求的压力 。 26 第 4 章 物料分离机械与设备 （二）带式压榨机 1. 福乐伟带式压榨机结构 如图4.7所示，主要由料槽1，压榨网带5、10，一组压辊 3、4，高压冲洗喷嘴9，导向辊11，汁液收集槽8，机架和传 动部分以及控制部分等组成。所有压辊均安装在机架上，一 系列压辊驱动网带运行的同时，从径向给网带施加压力，使 夹在两网带之间的待榨物料受压而将汁液榨出。 27 第 4 章 物料分离机械与设备 图 4.7 福乐伟带式压榨机原理图 料盒 筛网 压辊 压辊 上压榨网带 增压辊 果渣刮板 导向辊 下压榨网带高压冲洗喷嘴汁液收集槽 28 第 4 章 物料分离机械与设备 2. 工作原理 n带式榨汁机有很多型式，但其工作原理基本相同。 n主要工作部件是两条同向、同速回转运动的环状压榨带及 驱动辊、张紧辊、压榨辊。压榨带通常用聚酯纤维制成， 本身就是过滤介质。借助压榨辊的压力挤出位于两条压榨 带之间的物料中的汁液。 n带式压榨机一般可分为三个工作区： n重力渗滤或粗滤区，用于渗滤自由水分； n低压榨区，在此区域压榨力逐渐提高，用于压榨固体颗粒表 面和颗粒之间孔隙水分； n高压榨区，除了保持低压榨区的作用外，还进一步使多孔体 内部水或结合水分离。 29 第 4 章 物料分离机械与设备 n经破碎待压榨的固液混合物从料槽1中连续均匀地送入下网带10和上 网带5之间，被两网带夹着向前移动，在下弯的楔形区域，大量汁液 被缓缓压出，形成可压榨的滤饼。当进入压榨区后，由于网带的张力 和带L形压条的压辊3的作用将汁液进一步压出，汇集于汁液收集槽8 中。以后由于10个压辊4的直径递减，使两网带间的滤饼所受的表面 压力与剪力递增，保证了最佳的榨汁效果。 n为了进一步提高榨汁率，该设备在末端设置了两个增压辊7，以增加 线性压力与周边压力。榨汁后的滤饼由耐磨塑料刮板刮下从右端出渣 口排出。 n为保证榨出汁液能顺利排出，该机专门设置了清洗系统，若滤带孔隙 被堵塞，可启动清洗系统，利用高压喷嘴 9 洗掉黏在带上的糖和果胶 凝结物。工作结束后，也是由该系统喷射化学清洗剂和清水清洗滤带 和机体。 3. 福乐伟带式压榨机工作过程 30 第 4 章 物料分离机械与设备 4. 特点 n优点：逐渐升高的表面压力可使汁液连续榨出，出汁率 高，果渣含汁率低，清洗方便。 n缺点：压榨过程中汁液全部与大气接触，所以，对车间 环境卫生要求较严。 31 第 4 章 物料分离机械与设备 n过滤过程及设备类型 n加压式过滤机 n真空过滤机 过滤是利用多孔介质将悬浮液中的固体微粒截留而使液 体自由通过，以使固液分离的操作。食品工业在生产饮料、 果汁、糖浆、酒类等类产品时，常用过滤方式除去其中的固 形物微粒，以提高产品的澄清度，防止制品日后随保存时间 延长发生沉淀。 4.2 过滤设备 32 第 4 章 物料分离机械与设备 如图4.8所示，过滤操作过程 中，被过滤处理的悬浮液称为滤 浆，滤浆中被截留下来的固体微 粒称为滤渣，而积聚在过滤介质 上的滤渣层则被称为滤饼，透过 滤饼和过滤介质的液体称为滤液 。 一、过滤过程及设备类型 工业上常用的过滤介质有三 类：粒状介质，如细砂、石砾 、炭等；织物介质，如金属或非金属丝编织的网、布或无纺 织类的纤维纸；多孔性固体介质，如多孔陶、多孔塑料等 。 图 4.8 过滤操作示意图 （一）过滤过程 33 第 4 章 物料分离机械与设备 n按过滤推动力可分为：重力过滤机、加压过滤机和真空 过滤机。 n按过滤介质的性质可分为：粒状介质过滤机、滤布介质 过滤机、多孔陶瓷介质过滤机和半透膜介质过滤机等。 n按操作方法可分为：间歇式和连续式过滤机等。 （二）过滤机类型 34 第 4 章 物料分离机械与设备 （一）加压式过滤机 n加压过滤机是在过滤介质或滤饼的一侧施加高于大气压 的压力，在另一侧则是常压或略高于常压，由两侧压力 差作为过滤推动力而进行过滤的装置。柱塞泵、隔膜泵 、螺杆泵、离心泵、压缩气体以及来自压力反应器的物 料本身都可提供加压的压力。加压过滤机的操作压力一 般不低于0.3 MPa，常用的为0.30.5 MPa，最高的可达 3.5 MPa。 n常用加压过滤机多为间歇操作，包括：板框式压滤机、 箱式压滤机和叶滤机等。 n连续操作的加压过滤机由于带压卸料困难而限制了它的 使用。加压过滤机的发展方向是自动化、大型化。 二、过滤设备 35 第 4 章 物料分离机械与设备 n优点 n由于较高的过滤压力，过滤速率较大； n结构紧凑，造价较低； n操作性能可靠，适用范围广。 n缺点 n主要是间歇操作方式，有些型式加压过滤机的劳动强度较 大。 特点： 36 第 4 章 物料分离机械与设备 1. 板框式压滤机 过滤面积大，结构简单，价格低，动力消耗少，对不同 过滤特性的发酵液适应性强。 不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差， 非过滤的辅助时间较长。 适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。 a. 优点 b. 缺点 （2）特点 （1）应用 37 a. 滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空腔供 滤板支撑、压紧； b. 滤板的作用：支撑滤布，提供滤液流出的通道。正方 形，角端开有小孔，两面制成沟槽，与滤出口和洗水孔道 连通； c. 滤框的作用：提 供滤浆进入的空间， 容纳滤饼，总框数由 其生产能力和悬浮液 固体浓度确定。 滤液引出方式：明 流和暗流。 （3）结构组成 图 4.9 板框压滤机结构图 1-固定端板 2-滤布 3-板框支座 4-可动端 板5-支撑横梁 6-过滤板 7-滤框 8-洗涤板 67843135 38 第 4 章 物料分离机械与设备 （4） 操作 过滤 洗涤 卸渣 清洗 滤布 过滤 图 4.10 滤板和滤框 1-料液通道 2-滤液出口 3-滤液或洗液出口 4-洗液通道 过滤板滤框洗涤框 39 第 4 章 物料分离机械与设备 2. 叶滤机 叶滤机也是一 种间歇加压过滤设 备，主要由耐压的 密闭圆筒形罐体及 安装在罐体内的多 片滤叶组成，包括 垂直式叶滤机和水 平式叶滤机。 （1） 叶滤机结构 图 4.11 垂直式叶滤机结构示意图 40 第 4 章 物料分离机械与设备 滤叶： 骨架为方形 框，框中间平面 上夹持一层粗的 大孔格金属丝网 ，两侧有细密的 金属丝网（400- 500目），每只 滤叶下有接管接 于滤液总管上。 滤浆 滤液 滤饼 粗金属 丝网 滤布 细金属 丝网 拔出 装置 图 4.12 滤叶剖面图 41 第 4 章 物料分离机械与设备 （2）操作过程 过滤时器盖紧闭，从混合槽中将滤浆与硅藻土混合液 泵入过滤器，以制备硅藻土预涂层。混合液中的硅藻土粒 子被截留在滤叶表面的细金属丝网上，而滤液进入滤框内 腔进而从水平滤液总管流出。浊液返流，直至流出澄清的 啤酒，至此预涂层完成。然后将待过滤滤浆过滤。 42 第 4 章 物料分离机械与设备 n优点：灵活性大，人力使用经济，单位体积生产能力较 大，而且单位体积具有很大的过滤面积。另外洗涤速率 较一般压滤机快，而且洗涤效果较好。 n缺点：构造复杂，成本高，滤饼不如压滤机干燥，可能 造成滤饼不均匀的现象，使用的压差通常不超过400 kPa 。 n叶滤机利于取得滤液，适用于过滤周期长、滤浆特性恒 定的过滤操作。在食品工业中，加压叶滤机大多作为硅 藻土预涂层过滤机使用。 （3）特点与应用 43 第 4 章 物料分离机械与设备 n真空过滤机是过滤介质的上游为常压，下游为真空，由 上下游两侧的压力差形成过滤推动力而进行固、液分离 的设备。 n常用真空度为0.050.08 MPa，但也有超过0.09 MPa的。 n有间歇式和连续式两种型式，各有特点，但是连续式真 空过滤机的应用更广泛。 n连续式真空过滤机有转鼓式和转盘式等。 （二）真空过滤机 44 第 4 章 物料分离机械与设备 1. 真空转鼓过滤机 图 4.13 RCF真空转鼓过滤机工作原理 （1）结构组成 a. 一个由筛板组成 能转动的水 平圆筒； b. 表面有一层金属 丝网； c. 网上覆盖滤布； d. 筋板分隔成若干个 空间 e. 分配头内沿径向隔 离成3个室。 （2）工作原理 当转鼓旋转时，借分配头的作用，扇形格内分别获得真空和加压， 如此便可控制过滤、洗涤等操作循序进行。 45 第 4 章 物料分离机械与设备 n可连续生产，机械化程度较高； n可以根据料液性质、工艺要求，采用不同材料制造成各种类型，以 满足不同的过滤要求（通常，对于悬浮液中颗粒粒度中等、黏度不 太大的物料，转筒真空过滤机均适用）； n可通过调节转鼓转速来控制滤饼厚度和洗涤效果； n滤布损耗要比其它类型过滤机为小。 （3）特点 优点: 缺点: n过滤推动力小，它仅是利用真空作为推动力。由于管路阻力损失， 最大不超过80 kPa，一般为267667 kPa。因此，不易抽干，滤饼的 终湿度一般在20以上； n设备加工制造复杂，主设备及辅助真空设备投资昂贵，消耗于抽真 空的电能高，同时过滤面积愈大制造愈加困难。 46 第 4 章 物料分离机械与设备 n由一组安装在水平转 轴上并随轴旋转的滤 盘（或转盘)所构成。 n结构和操作原理与转 筒真空过滤机相类似 。 2. 转盘真空过滤机 （1）结构 盘的每个扇形格各有其出口管道通向中心轴，而当若干个 盘联结在一起时，一个转盘的扇形格的出口与其它同相位 角转盘相应的出口就形成连续通道。与转筒真空过滤机相 似，这些连续通道也与轴端旋转阀（分配头）相连。 图 4.14 转盘真空过滤机 47 第 4 章 物料分离机械与设备 n与转筒真空过滤机甚为相似。 n每一转盘即相当于一个转鼓，操作循环也受旋转阀的控 制。 n每一转盘各有其滤饼卸料装置，但卸料较为困难。 （2）操作 （3）特点 n优点：转盘真空过滤机具有非常大的过滤面积，可以大 到85 m2，其单位过滤面积占地少，滤布更换方便、消耗 少、能耗也较低； n缺点：滤饼的洗涤不良，洗涤水与悬浮液易在滤槽中相 混。 48 第 4 章 物料分离机械与设备 n离心机类型 n过滤式离心机 n分离式离心分离机 4.3 离心设备 离心分离机械可用于不同状态分散体系分离，在食品工 业中有着广泛的应用。例如，原料乳净化、奶油分离、淀粉 脱水、食用油净化、豆制品浆渣分离、葡萄糖脱水等操作， 都由离心分离机械完成。离心分离机械种类较多，分别适用 不同物料体系和满足不同分离需要。 49 第 4 章 物料分离机械与设备 一、离心机类型 离心分离机可有不同的分类方式。常见的分类因素有： 分离因数、分离原理、操作方式、卸料方式和轴向等。 表 4.1 按分离因素范围数划分的离心机类型 1. 按离心分离因数 50 第 4 章 物料分离机械与设备 n过滤式: 是鼓壁上有孔，借离心力实现过滤分离的离心机。这类离心机 分离因数不大，转速一般在10001500 r/min。 n沉降式: 转鼓壁不开孔、借离心力实现沉降分离的离心机。 n分离式: 鼓壁亦无开孔，但其转速很大，一般在4000 r/min以上，分离因 数在3000以上。 2. 按分离原理分类 表 4.2 过滤式、沉降式和分离式离心机的常见类型及其特性 51 第 4 章 物料分离机械与设备 n间歇式: 转鼓对所承载的被分离而截留的物料有一定质量限 度的离心机。在卸料时，必须停车或减速，然后采用人工 或机械方法卸出物料，如三足式、上悬式离心机。其特点 是可根据需要延长或缩短过滤时间，满足物料终湿度的要 求，主要用于固-液悬浮混合液的分离。 n连续式: 操作在连续化状态下进行的离心机，其物料的输入 和不同相物质的分离与输出均为连续完成。典型的连续式 离心机有螺旋卸料沉降式离心机、活塞推料离心机和奶油 分离机等。可用于固液悬浮液和液液乳浊液的分离。 3. 按操作方式分类 52 第 4 章 物料分离机械与设备 二、过滤式离心机 1. 三足离心机 （1）三足离心机结构 人工卸料三足离心机结构如图4.15所示，主要由转鼓、 机壳、支柱、制动器、电动机等组成。 转鼓又称滤筐，由不锈钢制成，鼓壁开有滤孔。转鼓由 电机通过传动装置，最后通过装在其轴下端的V型皮带轮驱 动。 结构特点：外壳、转鼓和传动装置都通过减震弹簧组件 悬在三个支柱上（故称作三足式离心机），以减弱离心机转 鼓运转时产生的振动。 53 第 4 章 物料分离机械与设备 图 4.15 三足离心机结构 54 第 4 章 物料分离机械与设备 （2） 离心过滤原理 离心过滤是将 料液送入有孔的转 鼓并利用离心力场 进行过滤的过程， 以离心力为推动力 完成过滤作业，兼 有离心和过滤的双 重作用。其工作原 理见图4.16所示。 图 4.16 离心过滤分离工作原理 55 第 4 章 物料分离机械与设备 （2）离心操作过程 料液首先进入装有过滤介质的装鼓中，然后被加速到 转鼓旋转速度，形成附着在转鼓壁上的液环； 粒子受到离心力而沉降，过滤介质阻碍粒子通过，形 成滤饼； 悬浮液的固体颗粒截留而沉积下来，滤饼表面生成了 澄清液，该滤液透过滤饼层和过滤介质向外排出。 56 第 4 章 物料分离机械与设备 滤饼形成 悬浮液进入离心机，在离心机的作用下液体通过过滤面排出，滤渣 形成滤饼。 滤饼压缩 滤饼中的固体物质逐渐排列紧密，空隙空隙减小，空隙间的液体逐渐排出 ，滤饼体积减小。这时过滤推动力为滤饼对液体的压力和液体所受到的 离心力。 滤饼压干 此时滤饼层的结构已经排列地非常紧密，其毛细组织中毛细组织中的液体被进 一步排出。液体受到离心力和固体颗粒的压力，由于越靠近转鼓壁出处 的压力越大，所以越靠近转鼓壁的滤饼越干。 （3）离心过滤一般分成三个阶段 57 第 4 章 物料分离机械与设备 （4）应用 三足式离心机广泛应用于食品工业中如味精、柠檬酸及 其它有机酸生产中的结晶与母液的分离。 58 第 4 章 物料分离机械与设备 三、分离式离心分离机 （一）离心沉降分离原理 离心沉降的基础是固体的沉降。当固 体粒子在无限连续流体中沉降时，受到两 种力的作用，一种是连续流体对它的浮力 ，另一种是流体对运动粒子的粘滞力。 Fg Ff 图 4.17 管式离心机 分离过程 当这两种力达到平衡时，固体粒子将 保持匀速运动。 59 第 4 章 物料分离机械与设备 最终沉降速率与粒子直径的平方成正比，与粒子和流 体的密度差成正比，而与流体黏度成反比。就是说，粒子 的沉降速度仅仅是液体性质及粒子本身特性的函数。 如果粒子在离心力场中沉降，则重力加速度g应换成2r 从式中可以看出，沉降速度与的二次方成正比，因 此只要根据要求改变或提高，使粒子快速旋转，就可获 得比重力沉降或过滤时高得多的分离效果。 60 第 4 章 物料分离机械与设备 怎样来判断这种效果呢？ 可用离心分离因数f来定量评价： 离心分离因数（什么是 f , 怎样计算 f ?） 重量为M(kg)的物体旋转时，当其圆周速度为u(m/s)， 旋转半径为R(m)，则产生的离心力为: 式中 g 重力加速度，m/s； n 转数，r/min； D 旋转直径，m。 M增加，F增加；R 增加，F增加；n增加 ，F增加显著。 61 第 4 章 物料分离机械与设备 如果以旋转角速度(rad/s)表示，并取旋转加速度2R 与重力加速度之比称为“离心分离因数”，以f表示。则 f 是反映离心机分离能力的重要指标，它表示在离心力 场中，微粒可以获得比在重力场中大f 倍的作用力。 由 f 可将离心机分为三类： 普通离心机 f 50000 62 第 4 章 物料分离机械与设备 （二）常用离心机结构及选型 （1）转鼓的三部分组成 ：顶盖、带空心轴的底盖 和管状转筒 1. 管式离心机的结构及操作 图 4.18 管式离心机分离过程 63 第 4 章 物料分离机械与设备 加长转鼓长度的目的：增加物料在转 鼓内的停留时间。 （2）工作：料液从底部进入，经折转器分布，十字形挡板 使料液均匀分布于四周，在离心力场作用下，悬浮液沿轴向 向上流动的过程中，被分层成轻重两液相，从上方环状溢流 口排出。 转速：15000 rpm，f 50000左右 （3）悬浮液中的颗粒在离心机中能够被分离并沉降至转鼓 壁上的条件：料液在转鼓内的停留时间t1应大于等于颗粒离 心沉降所需的时间t2。 t1 t2 64