沉降分离设备PPT学习教案

1、会计学1沉降分离设备沉降分离设备2第1页/共50页3部分沉降分离设备，也用于液液分离另膜分离设备不局限于固液分离，更包括气固分离第2页/共50页4第3页/共50页5n沉降效果受颗粒沉降速度场的大小的影响第4页/共50页6n颗粒在流体中受到三个力的作用： 浮力 Fb 曳力 FD 质量力 FB 图 3-13 颗粒在流体 中沉降时受力 质量力质量力FB FB=mg （重力）1.重力场中沉降速度的推导重力场中沉降速度的推导 曳力曳力F FD D AuFDD22 式中D为曳力系数，A为颗粒在流动方向上的投影面积 即流体的阻力浮力浮力F Fb b Fb=mg/p p、 为颗粒、液体的密度第5页/共50页7

2、n牛二定理： tumFFFDbBdd对于小颗粒，整个沉降过程可认为是匀速沉降对于小颗粒，整个沉降过程可认为是匀速沉降，此时合力为零。用ut表示此时的颗粒速度：042122ptDpdumgDpptgdu34整理得此速度的计算公式：dp为颗粒的直径。 第6页/共50页8p(1) Rep 2，层流区，又称斯托克斯（Stokes）区，此时pDRe24p(2) 2 Rep 500过渡区，又称阿仑 (Allen) 区，此时 6 . 0Re5 .18pDp(3) 500 Rep 2105湍流区，又称牛顿 (Allen) 区，此时 44. 0Dp(4) Rep 2105 D将突然下降，呈现不规则现象。n曳力系

3、数曳力系数D ：为雷诺数Rep=dput/的函数第7页/共50页9182gdupptn修正1：发酵液中的微生物不是球形，有丝状、杆状和椭球形等，计算时应以当量直径当量直径代入。第8页/共50页103111iuuTTi：固体与液体的体积比: 是i的函数，关系式见表颗粒情况颗粒情况i范围范围取值公式取值公式不规则颗粒不规则颗粒0.150.5球形颗粒球形颗粒0.20.5极稀薄悬浮液极稀薄悬浮液i0.1584. 23051i43. 32291i21第9页/共50页11层流区： 1822rdupptr r：颗粒所在位置到离心场中心的距离，即离中心：颗粒所在位置到离心场中心的距离，即离中心远近不同，其径向

4、的沉降速度也不同远近不同，其径向的沉降速度也不同第10页/共50页12nf：离心加速度与重力加速度g的比值。（离心力场是重力场的几倍 ）n提高转速n对分离更有效管式离心机3.场的大小指标：分离因数f管式离心机转速一般为15000 rpm，f为50000，则其半径是多少？rpm ns mDR18009009006021222222为转鼓转速，为转鼓角速度，和直径，为离心机转鼓的半径和其中DnRngRngRngRf第11页/共50页13n超高速：f50000分散度较高的乳浊液、胶体溶液、不同分子量的气体第12页/共50页14第13页/共50页15图为分离液液固的管式离心机1 电机支架 2 驱动装置

5、3 环形堰板 4 排液管 5 轻液 6 重液7 转鼓 8 固体 9 制动器 10 机架 11 液体入口第14页/共50页16n分离悬浮液中的液、固两相的离心机：离心澄清机。n分离乳浊液中的液、液两相的离心机 ：离心分离机。第15页/共50页17已知要处理的物料性质、单位时间处理量，沉降设备如何选型？第16页/共50页18设R2为转鼓内径， R1为料液在鼓内的半径。场下，从进口处距轴为R1的距离，到接触到鼓壁。n两过程时间相等。n设离心机的处理能力为Q，m3 /s：注意，转筒内不是装满液体的！第17页/共50页19122221222112222212222t221221RRln18QRRH,tt

6、RRln18tRRrdr1818drudrdtdrQRRHQtppppppppdddrd恰在出口处沉降，则有则，若设要沉降的颗粒，有积到对上式积分，从的距离，花时间径向：颗粒径向走过离心机的长度离心机的容量，所需时间：轴向：从进口走到出口一般情况时，t1t2即，颗粒没有走到出口就沉降了此时对应着最大流量Q第18页/共50页20。为碟片半个锥顶角度数为碟片数，其中得：降机，也有类似推导，同理，对于碟式离心沉可以展开、简化为：对于管式离心机，其值，当量沉降面积定义为而后者降速度此颗粒在重力场中的沉解出s,tan3gRRs22gR3RHRRlngRRHRRlngRRHRRlngRRH18gRRlnR

7、RH18Q3132221222122122212212221221222212212222ppppdd公式变形后，前一项只与物料性质有关，后一项只与设备性质有关第19页/共50页21当量沉降面积的物理意义：在重力场中（加速度为g），使流量为Q的液体，其中的直径为dp的固体颗粒，在从进口到出口的时间中沉降下来，所需要的沉降面积离心机单位时间的处理能力：当量沉降面积越大，它所能处理的流量就越大。第20页/共50页22。力，求此离心机的生产能在，离心管出口内径控制，发酵液含固量为，菌体当量直径，湿菌体密度为，粘度为发酵液密度为作用综合利用。已知酸发酵液，以取得菌体型管式离心机分离谷氨采用例Qmm30

8、%15m5 . 1kg/m1050sPa104 . 1kg/m1000N105GF1 . 3333L/h 8 .174/h0.1748m 6 .25211093. 13600Qm/s1093. 115. 0394. 211038. 411394. 215. 03051305115. 0im/s1038. 4104 . 11881. 910001050105 . 118m 6 .252181. 92015. 00525. 0360150002723. 02gR3RHmm30Rmm723rpm15000Rmm105388333. 083184. 284. 283262T22222122212故，故

9、，由公式已知修正速度：，转筒高，转速为查参数，得转鼓内径为解：当量TTTpuiuuigduD2D1第21页/共50页23此表中的生产能力是估算值，可能不适用所需处理的物料第22页/共50页24注意注意:p例题中的转筒的实际沉降面积是多少？p也可以已知Q，计算出可沉降分离的颗粒大小。作业5此作业题简化一些，暂不考虑沉降速度的修正。此作业题简化一些，暂不考虑沉降速度的修正。第23页/共50页25n血液制品：血液分离机第24页/共50页26n在管式离心机的基础上，在转鼓中加入了许多重迭的碟片q加入碟片：缩短了沉降距离，提高了沉降面积，从而增大了处理量n据分离对象不同，分为：1.碟片式离心澄清机2.碟

10、片式离心分离机第25页/共50页27碟式离心机是生物工业中应用最为广泛的一种离心机第26页/共50页28n悬浮液从碟片外，进入各碟片间n固体：沉降速度大，,在离心力作用下向上层碟片的下表面运动，而后沿碟片下表面下滑n液体：被动地（被挤向）向轴线流动工作时：第27页/共50页29密闭的转鼓，转鼓内设有数十个至上百个锥角为60o120o的锥形碟片第28页/共50页30nn喷嘴排渣n活塞排渣第29页/共50页31A人工排渣优点优点结构简单广泛应用于固含量1%的悬浮液分离缺点缺点劳动强度大第30页/共50页32B喷嘴排渣喷嘴位于转鼓锥端，4-12个喷嘴可以由一个特殊装置定时开启沉渣以浆液状态排出，固液

11、比不高第31页/共50页33C活塞排渣排渣第32页/共50页34Laval)公司、德国威斯伐利亚(Westfalia)公司、丹麦狄探(Titan)公司。我国著名的企业有南京绿洲机器厂、宜兴粮食机械厂等。第33页/共50页35碟式离心机在连续炼油工艺中的应用第34页/共50页36第35页/共50页37碟式离心机分离饱和与不饱和脂肪酸的工艺不饱和脂肪酸低温下呈液态；饱和脂肪酸结晶后，被乳化剂与盐溶液悬浮；分离的两相是液态的不饱和脂肪酸，和液态悬浮体系，是液液分离。成品硬脂成品硬脂酸酸硬脂酸硬脂酸水溶液水溶液加热或加热或返混合返混合酸酸油酸油酸水洗水洗第36页/共50页38碟式离心机在啤酒澄清工艺中

12、的应用流程从右至左第37页/共50页39A-供料 B-澄清产品出口 C-固体出口 D-废料去灭菌工序 E-蒸汽 F-仪表用空气 G-无菌水 H-冲洗水 I-生产水补给水 J-生产水，排放水 K-生产水出口 L-夹套冷却水进口 M-夹套冷却水出口 N-轴封水 O-排风 P-排水 Q-冷凝水碟式离心机在流程中的连接空气、水、蒸汽等均有连接 此离心过程可保证无菌1-离心机 2-控制装置 3-电动机起动器 4-固体贮罐 5-废料贮罐 6-隔膜阀 7-球阀 8-气动隔膜阀 9-止回阀 10-针阀 11-空气减压阀 12-恒压阀 13-取样旋塞 14-恒流阀 15-凝汽阀 16-无菌空气过滤器 17-观察

13、镜 18-压力指示器19-流量计 20-温度传感器 21-液面传感器 第38页/共50页40谷氨酸发酵液菌体分离三级水洗流程图第39页/共50页41n第一次洗涤用的水，是第二次洗涤的上清液n第二次洗涤用的水，是专门的洗涤水谷氨酸发酵液菌体分离三级水洗流程第40页/共50页42第41页/共50页43鼓小端从出渣口鼓小端从出渣口排出，澄清液体排出，澄清液体从转鼓大端的溢从转鼓大端的溢流口溢出。流口溢出。n连续进料、连续连续进料、连续分离，分离液和分离，分离液和沉渣连续排出。沉渣连续排出。第42页/共50页44差速器齿轮螺旋约约1%转差转差n螺旋输送器：n进料位置在螺旋中部第43页/共50页45n优点q适于含固量大的物料q可连续进料、分离和卸料第44页/共50页46卧式螺旋沉降离心机叶片间的出料孔和可更换的叶片出渣口溢流口第45页/共50页47三相分离三相分离卧式螺旋沉降离心机二种液相和一种固相二种液相和一种固相进入离心机后，固相沉降，液相分层，实现固/液/液三相分离，并分别排出。 第46页/共50页48卧式螺旋沉降沉降/ /过滤过滤离心机 为了能获得更好的脱水效果，在固相出口之前，增加了一截带有滤网的过滤段，可进一步使固相脱水过滤段第47页/共50页49卧螺离心机在玉米酒糟液处理中的应用卧螺离心机在玉米酒糟液处理中的应用nDDGS 工艺，即将酒精糟离心分离，清液浓缩，然后与滤渣