标题：离心分离设备
简介
悬浮液中固体颗粒越细则分离越困难，滤液或分离液中带走的细颗粒会增加，在这种情况下，离心分离机需要有较高的分离因数才能有效地分离；悬浮液中液体粘度大时，分离速度减慢；悬浮液或乳浊液各组分的密度差大，对离心沉降有利，而悬浮液离心过滤则不要求各组分有密度差。
中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。
工业离心机
工业离心机的起源工业离心机诞生于欧洲，比如19世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。由于卸渣机构的改进，20世纪30年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。
工业离心机类型工业用离心机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。
选择离心离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性，以及分离的要求等进行综合分析，满足对滤渣(沉渣)含湿量和滤液(分离液)澄清度的要求，初步选择采用哪一类离心分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求，确定离心机的类型和规格，最后经实际试验验证。
工作原理
离心分离机的转鼓内有数十只(50-80)形状和尺寸相同的碟片，碟片按一定间距(0.5-1.2mm)叠置起来组成碟片组，每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布的圆孔许多这样的碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成垂直的通道。两种不同重度液体的混合液进入离心分离机后，通过碟片上圆孔形成的垂直通道进入碟片间的隙道，并被带着高速旋转，由于两种不同重度液体的离心沉降速度的不同，重液的离心沉降速度大，就离开轴线向外运动，轻液的离心沉降速度小，则向轴线流动。这样，两种不同重度液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。用于是过滤水中泥沙与其它固体杂质，效率高达90%以上。 离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。通常，转鼓转速越高，分离效果也越好。
实验分析用的分离机
一类实验分析用的分离机，可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液-液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型式。离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固分离或液-液分离。衡量离心分离机分离性能的重要指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值，分离因数越大，通常分离也越迅速，分离效果越好。工业用离心分离机的分离因数一般为100～20000，超速管式分离机的分离因数可高达62000，分析用超速分离机的分离因数最高达610000。决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积，工作面积大处理能力也大。
结构
离心分离机由机身、传动装置、转鼓、集液盘、进液轴承座组成。转鼓上部是挠性主轴，下部是阻尼浮动轴承，主轴由联接座缓冲器与被动轮联接，电动机通过传送带、张紧轮将动力传递给被动轮、从而使转鼓绕自身轴线超速旋转。形成强大的离心力场。物料由底部进液口射入，离心力迫使料液沿转鼓内壁向上流动，且因料液不同组分的密度差而分层。
产品特点
1、乳化液经本机处理后的杂质、污物，容易清理。
2、碳粉、玻璃粉、铝粉、不锈钢粉等微粒子清除分离简单。
3、无滤材耗损。
4、不会将溶液中的添加物分离。
5、油性、水溶性切削液均适用。
分类
离心分离设备型号各异，主要可分为实验室用和工厂用两类。
一、实验室用1、普通离心机
2、高速离心机
3、超高速离心机
4、冷冻离心机
5、乳脂离心机 测定牛乳中脂肪（巴布科克法）专用离心机。
二、工厂用
1、筐式离心机
常用于化工厂离心去水，食品工厂渣汗离心分离
2、筒式离心机
常用于糖厂渣汁分离
应用
离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
1、制糖工业：砂糖分蜜
2、制盐工业：晶盐脱卤
3、淀粉工业：淀粉与蛋白质分离
4、油脂工业：食油精制
5、啤酒和饮料液：澄清
功能
1、分离设备应能防止外界的微生物混入被分离物料。
2、和分离物料接触的表面不会产生化学反应吸着渗透及氧化剥落等情况。
3、离心机内部表面与物料接触部分（离心篮转鼓、外壳等）必须抛光至相应水平，不允许有凹陷结构，所有转角均要求圆弧过渡。焊缝必须连续（即无间焊），焊点光滑，焊缝经机械抛光后需经纯化处理。
4、离心机应具备就地清洗（CIP）功能（即设备不需移动或拆卸即可进行有效清洗），以防物料与杂质积存。这是设备彻底清洗的必要条件。对于这方面，来自德国GEAWestfalia分离机的完全自动化CIP清洗单元极为可取，已成功用于离心机、储罐、管道系统和其它设备的清洗。
5、为了保证离心机内部的所有位置能进行充分检查，离心机外壳盖应有多种开启方式，即大翻盖、小翻盖和密闭盖。
6、离心机应具有防止静电和静电积累的功能，即机内应采用氮气密封，通过补充与排空以保持离心机内的微正压，从而达到整机的防爆要求，对于易氧化的特殊物料亦保证了质量安全。
7、在某些情况下，离心机还应具有就地灭菌（SIP）的洁净功能，SIP压力容器在设计上应采用特殊的主轴密封；作为压力容器设计的机体，应保证所有与物料接触的设备表面都可以在一定的蒸气压力下进行充分灭菌。
8、对刮刀离心机，滤网的选择十分重要。而双层轻量化工业塑料（PP）材质滤网，可防止任何纤维或微小碎片的脱落。而其耐高温、不变型的特点是SIP高温灭菌的前提条件。还需考虑残余滤饼的去除，以防止各批产品之间的混淆。
9、应具备辅助检测功能；离心机是高速回转机械，通过对设备振动幅度的连续检测，可以在离心机产生伤害振动时预报警，并做出相应的保护动作。另外，还有氧气检测装置等。在GlacierMetalCo.Ltd.的专利产品离心分离机中设置检查阀及可减少噪声的装置等。
10、采用隔离装置使离心机处理物料的工艺区和包括传动和液压系统的设备区分开。
发展
受新技术推动以及相关产业发展的影响，国外离心分离技术的进展主要体现在以下几个方面：
加强理论研究，选择最佳设计方案　
瑞典ALFA-LAVAL公司，在碟片流道研究中发现，碟片间隙横断面上的速度分布取决于一个无量纲数“λ”，而工业离心机的“λ”通常在5～28之间。随着“λ”值的增加，碟片的转速增加，薄层减少，可提高雷诺数并缓和涡流。通过对碟片间隔件和分布孔的巧妙设计，进料量可增加20%。
研究人员为选择最佳方案，采用流场分离法、有限元模拟法、大梯度密度梯级法、反模态分析法等，对离心机的工作性能和关键零件进行了理论研究。如俄罗斯的B?西斯杰尔推导了一系列的公式，用于分析离心机的流体动力学问题，为设计性能优良的离心机提供了理论依据。并对带内洗涤的卧螺离心机中堰池深度进行了最佳化研究。
技术参数的提高和新机型的问世
为了提高产品的纯度，及满足能源和环保的要求，高参数已成为国外机型的发展特点。由于生物工程需要分离极细的颗粒，如细菌、酶及胰岛素等，且细胞越小，回收率越低。德国Westfalia公司用SA7-47-476型活塞碟式机试验，结果发现NM（neisseriameningitidis）细胞尺寸为0.8×1.0μm，回收率约为80%，而TP（treponemaphagedenis）细胞尺寸为0.2×10μm，回收率仅约为10%。故用于生物工程的最新碟式机已可处理0.1μm微粒，并具有较高的转速。如瑞典ALFA-LAVAL公司的BTAX510型和德国Westfalia公司的CSA160型，其分离因数可达15000。
随着工艺要求的提高，新机型不断问世。美国Dorr-Oliver公司用于淀粉工业的BH-46型Merco喷嘴碟式分离机，转鼓内径已达1.2m，转鼓重量为4.5T而机器总重21T，用2个功率为220kW的电机驱动，最大生产能力为BH-36型的2倍，即450M3/h，当量沉降面积已达250,000m2，为碟式分离机之最。
瑞典ALFA-LAVAL公司用于生物技术的BTUX510型碟式分离机，具有自动调节的涡流喷嘴。利用喷嘴进料黏度和浓度的关系，提供恒定的固相排放浓度，与进料速度和固体含量的变化无关。而具有10000分离因数的卧螺离心机，可从某种程度上弥补管式分离机的不足。BTNX3560-A型的特点是先进的旋转动态设计。主轴承改为弹性安装，可延长轴承寿命，且可大大降低机器运转时的噪音；齿轮箱与转鼓采用减振连接，这可提高转子的临界转速；输送管的超大直径设计。
德国Krauss-Maffei公司最新研制的SZ型活塞推料离心机，尺寸虽小，却更能有效进行固液分离。还有德国Flottweg公司用于处理难分离物料的双锥体卧螺离心机等。
强化动态监测和自动化
随着自动控制和传感技术的发展，许多先进的自动控制手段已被引入离心机中，并对离心机运行过程中的各项参数，如温度、流量、速度、振幅和噪音等进行全方位的测量。即在离心机中安装各种性能的传感器，将收集的各种信息输入计算机，经系统处理后，可及时了解各种参数的变化以采取相应的措施。由此出现了无人操作的碟式分离机。
各种组合机和专用机　
ALFA-LAVAL公司在碟式分离机上组合螺旋输送器，Krauss-Maffei公司的活塞推料机上组合锥形转鼓等。此外为提高离心机的分离性能和寻求最佳操作工况，Westfalia公司的碟式分离机品种之多已是世界之最。
设计方面的进展
随着计算机技术的发展，CAD技术与模块化设计已普遍使用。全球市场竞争的愈加激烈，制造业面临着提高客户价值的巨大挑战。20世纪90年代以来，“大规模定制”在制造业逐步兴起。即“以近似于大批量生产的效率生产商品和提供服务以满足客户的个性化需要”。由于设计在产品生命周期中的重要性，面向大规模定制的设计（DFMC）已成为设计方面的新动向。
新材料的应用
为了提高分离机械的性能、强度、刚度、耐磨性和抗腐蚀性，一批新型材料不断涌现。如，工程塑料、硬质合金以及性能优良的耐磨耐蚀不锈钢材料。法国曾研制了一种用硬质陶瓷材料制成的转子，转子的外层采用单丝缠绕的方法，以增加转子的强度；英国也曾研制了由合成树脂构成的连续纤维复合材料转子。但在碟片式分离机中，由于需要较高的机械强度和一定的耐腐蚀性能，双相组织的不锈钢为西欧国家生产分离机的厂商所广泛采用。俄罗斯研制成功了一种新型的奥氏体-铁素体双相钢04X25H5M2（04Cr25Ni5Mo2）。这种钢材的锻件用于转鼓制造，具有足够的机械强度和一定的塑性。
为了弥补耐蚀和强度这一材料矛盾的不足，一些先进的制造商，普遍采用了转鼓的自增强技术。此外，德国WischnouskiiF等[研制了用于分离转鼓的16]新材料，这种离心浇铸的双相不锈钢具有机械强度高、塑性和耐腐蚀性好等特点。
离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发展大型的离心分离机、改进卸渣机构、增加专用和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程最佳化控制技术等。化分离性能包括提高转鼓转速；在离心分离过程中增加新的推动力；加快推渣速度；增大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。发展大型的离心分离机，主要是加大转鼓直径和采用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。
理论研究方面　
主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理，研究最小分离度和处理能力的计算方法。
离心分离技术
离心分离是当今最快速、经济、有效的净化方法
特点：快速：离心分离速度是自然沉降方式的分离速度的5000-10000多倍。
经济：不用更换滤芯，运行成本低。占地小，紧凑
有效：1、同时进行液、液、固三相分离。2、处理能力强。　
离心分离=干净的冷却液、清洗液
冷却液、清洗液一直处于干净状态
优点：1、普通过滤器去不了的细小颗粒（20μ以下），离心机很容易将它们去掉（1μ以上，99%去掉）。
2、浮油控制在0.5%以下,分出来的油是纯净的油,纯度可达99%。
3、延长工作液体使用寿命。
4、清洗液——6倍。
5、冷却液——长达10年。
6、更少的停机时间—更换工作液次数减少，更多的工作时间。
7、延长刀具的使用受命—切削液浮油含量从5%降低到0.5%的话刀具的寿命可延长20%、更加符合环保要求—使用寿命延长，废液排放就减少，处理费用省了，更加环保了。