Принцип работы декантерной центрифуги

I. Основные процессы движения материалов：

1. Кормление и создание центробежного поля

Подача материала: Материалы, подлежащие разделению (например, суспензии или эмульсии), непрерывно подаются в осевом направлении через питающую трубу в центр барабана (горизонтальную цилиндрическую полость), вращающегося с высокой скоростью.

Функция центробежного поля: Барабан вращается с высокой скоростью (1500–4500 об/мин), создавая центробежную силу (коэффициент разделения Kc=gω2r, обычно 1500–5000), интенсивность которой может достигать тысяч раз больше силы тяжести. Под действием центробежной силы более плотные частицы (твердая фаза или тяжелая жидкая фаза) оседают к внутренней стенке барабана, в то время как менее плотные жидкие фазы (легкие жидкие фазы) собираются к центру барабана, образуя радиальную стратификацию.

2. Осаждение твердых частиц и винтовая транспортировка

Процесс осаждения: Твердые частицы преодолевают сопротивление жидкой фазы под действием центробежной силы, движутся к внутренней стенке барабана и оседают на ней, образуя слой осадка (например, шлам или кристаллические частицы). Скорость осаждения частиц зависит от центробежной силы, размера частиц, разности плотностей и вязкости жидкости (расширенное применение закона Стокса).

Дифференциальное движение винта:

Винтовой конвейер вращается в том же направлении, что и барабан, но с другой скоростью (разница скоростей), при этом винт обычно вращается немного медленнее барабана.

Разница скоростей создает относительное движение между шнеком и слоем осадка на внутренней стенке барабана. Лопасти шнека толкают осадок вдоль оси барабана к коническому торцевому отверстию для выпуска шлака (направление толкания совпадает с осью барабана).

Контроль времени удерживания: меньшая разница скоростей означает более длительное время удерживания твердых частиц в барабане, что приводит к более тщательному разделению; большая разница скоростей увеличивает скорость выгрузки шлака, что подходит для материалов с высоким содержанием твердых частиц.

3. Перелив и слив жидкости

Разделение легкой жидкой фазы: Отделенная жидкая фаза (легкая жидкость или прозрачная жидкость) образует внутреннее жидкостное кольцо, протекающее в осевом направлении вдоль барабана к цилиндрическому концевому сливному порогу и непрерывно выливающееся через сливной порог (с регулируемой высотой).

Контроль толщины слоя жидкости: Высота переливного водослива определяет толщину кольца жидкости (т.е. объем жидкости в барабане). Меньшая толщина означает меньшее время удержания жидкости в барабане, что подходит для быстрого разделения; большая толщина обеспечивает более тонкое разделение.

II. Анализ основных физических механизмов

1. Движущая сила центробежной седиментации

Фактор разделения Kc: напрямую отражает интенсивность центробежной силы, больший Kc приводит к более быстрому осаждению частиц. Например:

При обработке мелких частиц (например, 1–10 мкм) или материалов с небольшой разницей в плотности (например, смесей нефти и воды) требуется увеличение скорости вращения для повышения Кс.

Для преодоления сопротивления жидкости в случае высоковязких материалов (например, полимерных суспензий) необходима более высокая центробежная сила.

2. Роль разницы в скорости вращения шнека

Источник энергии для выгрузки шлака: Относительное движение, вызванное разницей скоростей, позволяет лопастям шнека оказывать осевое давление на слой осадка, преодолевая трение между осадком и внутренней стенкой барабана (связанное с вязкостью материала и уплотнением твердых частиц).

Крутящий момент и потребление энергии: большая разница в скорости увеличивает скорость толкания шнека, но также увеличиваются крутящий момент и потребление энергии; слишком маленькая разница в скорости может привести к накоплению осадка и даже засорению барабана.

3. Гидродинамические характеристики

Ламинарный поток: жидкая фаза в барабане течет в ламинарном состоянии (низкое число Рейнольдса), что снижает влияние турбулентности на эффективность разделения.

Распределение осевой скорости: скорость осевого потока жидкой фазы в барабане должна соответствовать скорости осаждения твердых частиц, чтобы избежать увлечения и выноса неосажденных частиц жидкой фазой (т. е. явления «короткого замыкания»).

III. Принципиальные различия в различных сценариях разделения

1. Разделение твердой и жидкой фаз (сценарий с одной жидкой фазой)

Типичный процесс:

Твердая фаза (например, частицы шлама) оседает на внутренней стенке барабана, образуя слой осадка;

Шнек проталкивает осадок к коническому отверстию для выгрузки шлака, а обезвоженная твердая фаза (с пониженным содержанием влаги) выгружается;

Чистая жидкость (жидкая фаза) выводится через переливное отверстие.

Ключевой контроль: Балансировка пропускной способности и эффективности разделения путем регулировки скорости вращения (влияющей на эффективность осаждения) и разницы скоростей (влияющей на скорость выгрузки шлака). Например, для шлама с высоким содержанием твердых частиц требуется снижение скорости вращения и увеличение разницы скоростей, чтобы избежать засорения барабана.

2. Разделение жидкости и жидкости (две жидкие фазы, например, разделение нефти и воды)

Механизм стратификации: Из-за разницы в плотности (ρтяжелая жидкость>ρлегкая жидкость) две несмешивающиеся жидкости под действием центробежной силы образуют внутренние и внешние жидкие кольца:

Тяжелая жидкая фаза (например, сточные воды) находится вблизи внутренней стенки барабана, а легкая жидкая фаза (например, нефть) — вблизи центра.

Конструкция с двойным переливным портом: тяжелая жидкая фаза выводится через внешний переливной порт, а легкая жидкая фаза — через внутренний переливной порт. Точность разделения зависит от разницы в плотности двух жидких фаз и скорости вращения (меньшая разница в плотности требует большей скорости вращения).

3. Трехфазное разделение жидкость-твердое вещество-жидкость (например, производство биодизельного топлива)

Трехфазная стратификация:

Самая тяжелая фаза (твердая фаза, например, остатки катализатора) оседает на внутренней стенке барабана и выгружается шнеком;

Промежуточная фаза (тяжелая жидкая фаза, например, глицерин) и легкая фаза (легкая жидкая фаза, например, метиловый эфир) образуют два кольца жидкости, которые выводятся через разные переливные отверстия.

Оптимизация конструкции: Для обеспечения полного трехфазного разделения и предотвращения смешивания необходимы промежуточные устройства сбора жидкой фазы или регулировка положения переливных переливов.

IV.Основные эксплуатационные параметры, влияющие на принцип

Скорость вращения (коэффициент разделения): определяет интенсивность центробежной силы, напрямую влияющей на скорость осаждения частиц и прозрачность жидкости.

Разница скоростей: контролирует время удержания твердой фазы и эффективность выгрузки шлака, требуя динамической регулировки на основе вязкости материала и содержания твердого вещества.

Скорость подачи: чрезмерно высокая скорость подачи приводит к недостаточному времени удержания жидкости, что приводит к выносу неосажденных частиц вместе с чистой жидкостью и снижению эффективности разделения.

Помощь флокулянта: для мелкодисперсных материалов (например, <1 мкм) необходимо добавлять флокулянты, чтобы способствовать агломерации частиц, увеличить эффективный размер частиц и повысить скорость осаждения.

V. Типичные случаи применения принципа

Очистка сточных вод: ил с влажностью 95% центробежно осаждается, а шнек выталкивает шламовые осадки с влажностью 75%–85%. Прозрачная жидкость используется повторно или подвергается дальнейшей очистке.

Обезвоживание сырой нефти: используя разницу в плотности нефти, воды и соли (вода + соль > нефть), высокая скорость вращения (например, 3000 об/мин) заставляет водную фазу оседать на внутренней стенке барабана, в то время как масляная фаза перетекает из центра, достигая обессоливания и обезвоживания.

Благодаря вышеперечисленным принципам декантерная центрифуга обеспечивает непрерывное и эффективное многофазное разделение. Ее основное преимущество заключается в интеграции центробежного осаждения и механической транспортировки в одном устройстве, балансируя производительность и точность разделения, с широким применением в промышленных сценариях восстановления твердого вещества и жидкости и циркуляции ресурсов.

• Год создания
  --
• тип бизнеса
  --
• Страна / регион
  --
• Основная промышленность
  --
• Основные продукты
  --
• Предприятие юридическое лицо
  --
• Общие сотрудники
  --
• Годовое выпускное значение
  --
• Экспортный рынок
  --
• Сотрудничает клиентов
  --