基本介紹
碟式分離機的套用,碟式分離機的結構,影響碟式分離機分離效果的因素,分離因數F,碟片半徑,碟片間距h,碟片仰角α,碟片表面粗糙度,重力環口徑,液位環口徑,出口壓力,排渣時間間隔,物料分離溫度,
碟式分離機的套用
在工業化生產過程中存在著許多的液-固、液-液、液-液-固分離物料，特別是液-固、液-液兩相密度差很小或固體顆粒較小的情況下，僅僅採用重力沉降是不能滿足要求的，而採用離心分離的方法就很容易得到解決。離心分離可實現連續操作、增大生產能力、提高分離效果、降低勞動強度以及提高生產效率等。碟式分離機具有較高的分離因數，可用來進行淨化、澄清和濃縮分離，是高性能的分離機械，廣泛套用於石油化工、醫藥、輕工、船舶、食品等行業。國外碟式分離機的發展迅速，如瑞典Alfalaval和德國Westfalia的碟式分離機在分離技術方面具有國際領先水平，我國碟式分離機是從六十年代初開始，在引進、測繪國外碟式分離機的基礎上逐步發展起來，消化吸收了國外先進技術，並通過不斷改進創新，形成了具有自主技術的碟式分離機系列化產品。但實際生產過程中經常會出現物料不同分離效果不理想的情況可從碟式分離機的自身結構、使用工況及過程工藝參數來分析影響分離效果的因素。
碟式分離機的結構
碟式分離機轉鼓內有一組碟片，把轉鼓空間分成許多薄層分離空間，從而大大縮短沉降距離，改善和提高分離效果。物料經進料管沿轉鼓中心進入分配器，通過分配器孔進入碟片，液體以薄層在碟片間沿徑向流動，輕相流向轉鼓中心經輕相流道由輕液向心泵排出，重相流向轉鼓壁經重相流道由重液向心泵排出，沉渣沉積在轉鼓壁上經活塞排渣間歇排出。
影響碟式分離機分離效果的因素
分離因數F
分離因數是指顆粒在離心力場中沉降速度與在重力場中沉降速度的比，分離因數是分離機分離性能的重要指標，分離機的分離因數越高，物料就越易被分離，分離效果越好。其計算公式如下：
F=ω^2R/g
式中：ω-分離機的迴轉角速度(r/s)R-分離機的內半徑(m)g-重力加速度，g=9.81m/s2
從上式可以看出，提高轉速比增大轉鼓直徑更有利於提高分離因數。例如，針對含某菌絲的物料進行分離時，由於菌絲顆粒度在0.5~1μm之間較難分離，採用碟式分離機，其分離因數高達10300，能夠將菌絲從發酵液中分離出來，而用其它離心機就很難達到要求。
碟片半徑
對於液-液分離，碟片半徑的大小是影響輕、重相分離效果的一個重要參數。碟片半徑的大小決定了分配孔的位置偏向中心或偏離中心，物料進入分配孔就容易破壞已形成的分離液界面，影響分離效果。碟片半徑越小，分配孔位置偏向中心，輕相就會含較多的重相組分，相反碟片半徑越大，分配孔位置偏外，重相就會含較多的輕相組分。
例如用植物油碟式分離機對油和皂腳進行分離，由於皂腳所占比例為10%（v/v）左右，其碟片分配孔應遠離中心，因此確定碟片大端半徑Rmax=0.192m，碟片小端半徑Rmin=0.055m，碟片分配孔Rf=0.115m，這樣能得到較好的分離效果。
碟片間距h
來自工藝過程的液體，在碟片分配孔分布圓半徑Rf處進入分離通道，從碟片的小端半徑Rmin處離開，液體在流過分離通道間隙的過程中，顆粒進行沉降。離心力作用於單個顆粒，使其具有沉降速度V1，V1垂直於軸線並指向轉鼓周邊。液體速度V2與V1的矢量和為V，V的方向確定顆粒的沉降路徑。若要從液體中分離出顆粒，必須在顆粒到達上碟片的小端B′處或上碟片小端B′處之前沉降於上碟片的下表面A′B′。極限顆粒是從分離最不利的碟片分配孔位置F點出發，在到達上碟片小端B′處後能分離出的最小顆粒直徑，可確定為顆粒的臨界直徑。所有大於臨界直徑的顆粒將沉降於上碟片的下表面，只有到達上碟片下表面的顆粒才有可能被分離出來。碟片間距應使物料中的顆粒在碟片間運動時來得及穿過液流面到達上碟片的下表面；同時在碟片表面沉降臨界直徑的顆粒不會重新被液流所帶走。因此用沉降在碟片表面的顆粒不受料液沖刷帶走的最小距離來確定碟片間距。
碟片仰角α
碟片仰角即碟片母線與軸線的夾角α應滿足tanα>f的條件，f為沉渣對碟片表面的摩擦係數，α角太小，顆粒貼在碟片下表面不能分離，一般在30°～45°範圍內，隨著仰角α的增大，在沉降速度V1和液體速度V2一定的情況下，速度V的方向會改變，從而改變了顆粒的沉降路線，顆粒不能到達上碟片的下表面，也就不能被分離出來，進而影響分離效果。
碟片表面粗糙度
液體在高速旋轉的轉鼓內流動是較為複雜的湍流流動，碟片表面的粗糙度影響液體的流動，表面摩擦係數f增大也將阻礙顆粒在表面向外圓的移動。表面的粗糙度越大，摩擦係數增加，流動阻力增大，改變顆粒在碟片間流動的路線，就會導致一些理論上能分離出來並能到達上碟片下表面的顆粒不能到達碟片外圓，而被液流帶走，最終影響分離效果。例如碟片在實際生產中採用旋薄技術成形，碟片的內外表面比採用衝壓成形碟片光滑，最大限度地降低碟片表面粗糙度對流體的影響，一般來說，碟片內外表面經拋光處理後，其粗糙度Ra值不大於1.6μm。
重力環口徑
調整重力環口徑就是改變重相出口口徑，調整輕、重相的分離界面，使物料進入碟片分配孔分離時不致破壞已形成的分離界面，以達到最佳的分離效果。重力環口徑變大，由於輕、重相離心液壓的平衡，分離界面往碟片外移動，輕相中含重相就越少；反之重力環口徑變小，分離界面往碟片中心移動，重相中含輕相就越少。例如植物油碟式分離機進行油和皂腳分離時，設計了一組重力環，其口徑D1是Φ104、Φ114、Φ116、Φ118、Φ110、Φ112，為了便於對不同種類植物油分離時進行調整，得到理想的分離效果。2
液位環口徑
調整液位環口徑就是改變輕相出口口徑，調整輕、重相的分離界面，使物料進入碟片分配孔分離時不致破壞已形成的分離界面，以達到最佳的分離效果。液位環口徑變小，由於輕、重相離心液壓的平衡，分離界面往碟片外移動，輕相中含重相就越少；反之液位環口徑變大，分離界面往碟片中心移動，重相中含輕相就越少。例如碟式分離機用於去除皮革廢水中雜質，當液位環口徑D2為80mm時，廢水中雜質濃度從分離前659mg/kg降至分離後126mg/kg，當液位環口徑D2改為76mm時，廢水中雜質濃度從分離前659mg/kg降至分離後79mg/kg，大大提高了分離效果。
出口壓力
出口壓力用來調整輕、重相的分離界面，增加輕相的壓力就會將分離界面向重相層方向移動，得到澄清的輕相，反之，增加重相的壓力就會將分離界面向輕相層方向移動，得到澄清的重相。
排渣時間間隔
對於間隙排渣碟式分離機，其排渣時間間隔要根據物料含固量的多少來確定，如人工除渣分離機要定期進行清渣處理，部排或全排分離機要定期進行排渣操作，否則固相會積滿渣腔，甚至會堵塞碟片間隙，影響分離效果。例如某碟式分離機轉鼓的渣腔容積為10L，分離含固量0.5%（v/v）的液體，處理量為5000L/h時，其排渣時間間隔T=19.2min。
物料分離溫度
溫度對物料分離的影響是很大的，物料粘度是隨溫度變化而變化的。溫度升高，物料的粘度降低，越有利於物料的分離；溫度降低，物料的粘度升高，就會影響物料的分離。因此溫度的控制有利於分離過程的穩定，應避免產生波動。尤其對粘度隨溫度變化較大的物料，溫度的控制至關重要，例如重油的分離溫度在95℃～98℃、植物油的分離溫度在85℃～95℃時，才能發揮碟式分離機的最大效率，達到最佳的分離效果。
