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沉降离心机工作原理
简介：
沉降式离心机主要用于化工原料中固相颗粒分离，废液处
理回收，颗粒物去水干燥或结晶提纯，当矿浆或悬浮液从进料口导入
螺旋内腔后，主电机通过带传动使得沉降转鼓高速旋转，在差速器的
作用下，使得螺旋输送器与转鼓做...
沉降式离心机主要用于化工原料中固相颗粒分离，废液处理回收，颗
粒物去水干燥或结晶提纯，当矿浆或悬浮液从进料口导入螺旋内腔后，主电机通过带传动使得沉降转鼓高速旋转，在差速器的作用下，使得
螺旋输送器与转鼓做同向转动，但是由于转动速度的差异，使得水分
与固相颗粒分离，在离心力的作用下使得固体颗粒从液体当中分离开来，并开始沉降在转鼓的内壁上；最后经过脱水处理后的固相颗粒在
螺旋输送器的作用下进入过滤转鼓之中，在离心力的作用下将水分排出。
由此可见离心机的分离效果最终取决于固相的干燥度。
重力沉降规律及其设备摘要：介绍了重力沉降的规律以及重力沉降的四种类型，对一些常用的重力沉降设备进行了总结。
关键词：重力沉降规律；设备1.重力沉降利用分散介质与分散物密度的差异，在重力作用下，使之得到分离的过程。
重力沉降原理：固体颗粒在做同一水平运动的同时做向下的沉降运动，由于颗粒密度的不同，导致沉降速度不同。
密度大的先沉降，密度小的后沉降，因此使之分离。
沉降类型有自由沉降、絮凝沉降、成层沉降和压缩沉降。
1.1自由沉降废水中的悬浮固体浓度不高，而且凝聚性时发生自由沉降。
固体颗粒不改变形状和尺寸，不互相粘和，各自独立地完成沉降过程。
发生自由沉降的颗粒的沉降速度在经过一定的沉降时间后保持不变，现象是水从上到下逐步变清。
在沉砂池和初沉池的初期沉降类型是自由沉降。
1.2絮凝沉降固体浓度也不高（ss为50-100mg/L），但具有凝聚性时发生絮凝沉降。
在发生絮凝沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结合成较大的絮凝体而沉降；沉降的过程中颗粒尺寸不断变化；颗粒的沉降速度是变化的。
水是逐步变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象。
在初沉池的后期和二沉池的初期沉降类型为絮凝沉降。
1.3成层沉降废水中的悬浮颗粒物的浓度提高到一定程度时（ss大于500mg/L）发生成层沉降。
沉降过程中每个颗粒的沉降将受到其周围颗粒存在的干扰，沉降有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。
可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。
在二沉池的后期和浓缩池的初期发生成层沉降。
1.4压缩沉降废水中悬浮物的浓度很高时发生压缩沉降。
沉降时固体颗粒互相接触，互相支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。
颗粒群与水之间有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。
在浓缩池的后期发生压缩沉降。
四种沉降类型与固体浓度和凝聚性的关系如下图所示：2.沉降设备2.1沉砂池位于泵站之前或初沉池之前用以分离水中较大位于泵站之前或初沉池之前用以分离水中较大的无机颗粒。
沉降分离原理及方法沉降分离是一种常用的物理分离方法，主要用于将混合物中的固体颗粒或浮游生物从液体中分离出来。
沉降分离原理基于不同物质的密度差异，通过重力作用使得较重的固体或浮游生物颗粒沉降到液体底部，从而实现分离的目的。
下面将详细介绍沉降分离的原理和常用的方法。
1.原理：沉降分离的原理是基于斯托克斯定律，即在流体中，一个颗粒的沉降速度与其体积、形状、密度以及流体的粘度和密度有关。
根据斯托克斯定律，一个颗粒在一定重力下的沉降速度可以用以下公式表示：v=(2g(ρp-ρm)r^2)/(9η)其中，v代表沉降速度，g代表重力加速度，ρp代表颗粒的密度，ρm代表流体的密度，r代表颗粒的半径，η代表流体的粘度。
根据上述公式可以看出，颗粒的沉降速度与颗粒的体积、密度以及流体的粘度有关。
通常情况下，沉降速度较慢的颗粒会更容易分离出来。
因此，在进行沉降分离时，可以通过控制颗粒的大小、密度以及流体的粘度来实现理想的分离效果。
2.方法：沉降分离的方法有许多种，下面介绍其中几种常见的方法。
（1）重力沉降：重力沉降是最基本也是最常用的沉降分离方法。
它利用物体在重力作用下向下沉降的特性，将混合物在重力的作用下静置一段时间，使得较重的固体颗粒沉降到液体底部。
然后通过倾倒或抽取的方式将上层液体倒掉，即可将固体与液体分离。
（2）离心沉降：离心沉降是通过离心力的作用加速沉降的过程。
离心沉降可以将颗粒分离得更彻底，分离速度更快。
离心沉降是利用离心机的转速和半径控制离心力的大小，通过调整离心机的参数，可以实现对不同颗粒的分离。
（3）沉降澄清：沉降澄清是通过调控液体的流速和流向，使颗粒在液体中进行不同速度的沉降，从而实现分离。
沉降澄清通常使用的装置是沉降澄清池或沉降澄清罐。
在这些装置中，通过设计合理的流场，使得颗粒在不同区域以不同的速度沉降，最终实现分离。
（4）浮选法：浮选法是通过将颗粒与空气或气泡结合在一起，使得颗粒浮在液体表面或高于液体表面，实现沉降分离的一种方法。
第二节 沉降分离原理及方法3.2.1 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略不计。
ma F F F d b g =-- 22u AF d ρζ=或a d u d g d g d s s ρπρπζρπρπ3223362466=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--当颗粒开始沉降的瞬间：0=u 因为0=d F a 最大↑u ↑d F ↓a当0=at u u =——沉降速度“终端速度”推导得()ρζρρ34-=s t gd u0=a()ρρπρπζ-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s g d u d 322624式中：t u ——球形颗粒的自由沉降速度，[]s m ;d——颗粒直径，[]m ; s ρ——颗粒密度，[]3m kg ;ρ——流体密度，[]3m kg ;g ——重力加速度[]2s m ;ζ——阻力系数，无因次， ()et s R f .φζ= s φ——球形度 ps s s=φ综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。
滞留区 1Re 104<<-tRe24=ζ ()μρρ182g d u s t -= 斯托克斯公式过渡区 310Re 1<<t 6.0Re5.18=ζ ()27.06.0Re t s tg d u ρρρ-= 艾仑公式湍流区 53102Re 10⨯<<t 44.0=ζ ()ρρρgd u s t -=74.1 牛顿公式μρt t du =Re该计算公式（自由沉降公式）有两个条件：1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如100倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。
自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉降速度，这时的沉降称为干扰沉降。
简述离心沉降与离心分离的原理和主要设备。
离心沉降和离心分离是常用的分离技术，它们广泛应用于生物化学、环境工程、制药、食品工业等领域。
本文将分别介绍离心沉降和离心分离的原理及主要设备。
一、离心沉降的原理和设备离心沉降是利用物质不同密度和形态的差异，在离心力的作用下使其沉降速度不同，从而实现分离的过程。
常用的离心沉降设备有旋转式离心机和管式离心机。
旋转式离心机是利用来自电机的动力旋转离心轴，产生离心力将样品沉淀预处理和离心分离，从而获得相应分离物的仪器设备。
旋转离心机适用于离心样品量小，操作简便，但离心速度和离心时间比较低，难以获得高分离效率。
管式离心机是在旋转离心机的基础上发展而来，由储液离心、分离离心和预冷离心三部分构成。
离心样品在离心过程中，通过离心管与离心机离心转子的分类，得到不同的离心位置与离心堆积痕迹。
同时该设备离心放大比例可高达20000倍，非常适用于样品的分离、纯化与富集。
二、离心分离的原理和设备离心分离是指根据不同物质的离心系数不同，在离心力的作用下使样品中的物质分离开来，从而实现纯化、富集和分析的一种方法。
常用的离心分离设备有密度梯度离心机和磁珠分离离心机。
密度梯度离心机利用高分子、高糖等某种材料，根据其密度差异构成了密度梯度离心分离设备，便于不同物质在不同密度梯度中进行分离与纯化，从而实现了单细胞分离和混合杂交。
磁珠分离离心机是利用磁性材料的特性，配合外加磁场实现离心分离的一种方法。
它是以磁性材料与样品中特定成分的磁性微珠结合后，利用磁珠在离心过程中的可控性和特殊结构，从而实现离心分离的一种设备。
离心沉降和离心分离的原理都是基于材料的密度、形态、尺寸等因素对离心力的差异响应分离方法，虽然两种设备的使用场景、原理、特点不同，但在样品分离方面都发挥着重要作用。
离心沉降和离心分离广泛应用于生物化学、生物医学、制药、食品工业、环境工程等领域。
下面分别从这几个领域具体涉及的离心沉降和离心分离的实际应用进行简要介绍：1. 生物化学领域离心沉降技术在生物化学领域中的一个重要应用是蛋白质分离。
沉降分离原理沉降分离是一种物质分离的基本原理之一，它利用不同物质在溶液或混合物中的密度差异，通过重力作用使其沉降从而实现分离。
沉降分离的原理可以通过斯托克斯定律来描述。
斯托克斯定律表明，在一个粒径为 d、密度为ρ、粘度为η 的球形粒子在一种流体中由于重力而受到的附加阻力 F，与粒子直径的平方、密度差和粘度成正比。
即F = 6πηdv其中，v为粒子的沉降速度。
由于重力对物体的作用力与物体的质量成正比，且物体的质量等于其体积乘以其密度，因此可以得到F = 6πηdv = 4/3πd^3ρg其中，g为重力加速度。
根据以上公式，可以推导得到v = 2/9(d^2ρg)/η该公式表明，在给定的实验条件下，粒子的沉降速度与粒子直径的平方、密度差和重力加速度成正比，与液体的粘度成反比。
根据沉降分离的原理，我们可以通过调节实验条件中的因素来实现对混合物中不同物质的分离。
其中，影响沉降速度的关键因素有下列几个：1. 粒子直径：根据斯托克斯定律，粒子直径的平方与沉降速度成正比。
因此，粒子直径越大，其沉降速度越大，分离速度也就越快。
2. 物质密度：物质的密度差决定了沉降速度的大小，密度差越大，沉降速度越大，分离速度也就越快。
3. 液体粘度：液体粘度决定了粒子受到的阻力大小，粘度越小，阻力越小，沉降速度越大，分离速度也就越快。
4. 重力加速度：在地球上，重力加速度的大小是一个常数。
但是，如果在实验条件下使用其他较小或较大的重力加速度，也可以影响沉降速度和分离速度。
综上所述，沉降分离通过利用不同物质在溶液或混合物中的密度差异，通过调节实验条件中的因素来实现对混合物中不同物质的分离。
这一分离原理为许多实际应用和实验分析提供了基础。
沉降的分离原理沉降的分离原理可以通过不同颗粒物质在液体中的沉降速度差异来实现分离。
沉降是指颗粒物质在液体中由于其密度的差异而受重力作用而下沉的过程。
不同颗粒物质的沉降速度取决于颗粒物质的密度、形状、大小以及液体的粘度等因素。
沉降的分离原理可以通过斯托克斯定律进行解释。
斯托克斯定律可以表示为:V = (dp * g * (ρp - ρf)) / (18 * η)其中，V表示沉降速度，dp表示颗粒物质的直径，g表示重力加速度，ρp表示颗粒物质的密度，ρf表示液体的密度，η表示液体的粘度。
根据斯托克斯定律，可以看出沉降速度与颗粒物质的直径、密度差、液体粘度有关。
当颗粒物质的直径较小、密度差较大、液体粘度较小时，沉降速度较快。
而颗粒物质的直径较大、密度差较小、液体粘度较大时，沉降速度较慢。
在实际的分离过程中，可以通过调节分离过程中的一些因素来实现分离效果的改善。
以下是一些常用的优化分离效果的方法：1. 调节液体的粘度：通过改变液体的温度或添加适当的分散剂来改变液体的粘度。
液体粘度的增大会减缓颗粒物质的沉降速度。
2. 调节颗粒物质的直径：颗粒物质的直径对沉降速度具有直接影响。
可以通过研磨、筛分等方法来改变颗粒物质的直径。
3. 调节颗粒物质的密度：可以通过修改颗粒物质的成分或添加特定的添加剂来改变颗粒物质的密度。
4. 使用离心力：离心分离是一种利用离心力加速颗粒物质沉降速度的分离方法。
通过高速旋转的离心机可以在短时间内实现较好的分离效果。
5. 使用分离膜或过滤介质：通过使用具有微孔结构的薄膜或过滤介质来筛选颗粒物质。
这种方法常用于微粒分离或悬浮液的过滤分离。
6. 使用电场或磁场：通过外加电场或磁场来改变颗粒物质的运动轨迹，从而实现分离。
这种方法常用于具有电荷或磁性的颗粒物质的分离。
以上是沉降的分离原理及一些常用的优化方法。
沉降的分离原理是基于颗粒物质在液体中的沉降速度差异实现的，而在实际的分离过程中，可以通过调节液体粘度、颗粒物质的直径、密度以及使用离心力、分离膜或过滤介质、电场或磁场等方法来改善分离效果。
