蝶式离心机生产能力的计算邹鑫

1、蝶式离心机生产能力的计算 邹鑫袁惠新（常州大学分离工程研究所，江苏 常州 213016）摘要：本文以中国石化扬子石油化工有限公司的蝶式离心机为基础，从不同角度应用三种方法推算出蝶式离心机生产能力的不同计算公式，并通过实例对其进行了验证。关键词：蝶式离心机；生产能力；计算The Calculation of Production Capacityof Butterfly CentrifugeAbstract：Based on the butterfly centrifuge of Sinopec Yangzi Petrochemical Company,the paper applies thr

2、ee methodsfrom different anglesto figure out the calculation formulae for production capacityof butterfly centrifuge. At the same time, the authors further verifythem through some concrete examples.Keywords：butterfly centrifuge; production capacity; calculation1 前言离心分离一般包括在蝶式、管式、室式等各种分离机理内所进行的过程。离心机

3、是一种利用转鼓带动物料高速旋转产生的离心力来强化分离过程的分离设备。本文仅研究在蝶式离心机内所进行的离心分离过程。蝶式离心机的种类和规格很多，但就其分离过程实质而言，基本上可分为离心澄清和离心分离两种过程。蝶式离心机的转鼓内有一组（有100或100以上的）锥形碟片，间距0.43mm，锥角。碟片上沿锥面周向有3个均布的进料孔（孔径613mm）和3条均布的筋，以此形成碟片间隙。蝶式离心机的工作过程一般如下：进料沿转鼓中心引入（轴向进料），以薄层在碟片间沿径向向内流动，在离心力的作用下，颗粒或重相沉积在锥形碟片下表面上，并向下向外滑动，最后甩到转鼓壁上。液体或轻相向中心流动，以溢流流出，。由于碟片将

4、分离室分成若干层，这样就缩短了颗粒所需完成的沉降路程，从而缩短了沉降时间，加速了离心分离的过程，这就是采用碟片的原因。2 碟式离心机的生产能力本文所取数值全部来自中国石化扬子石油化工有限公司蝶式离心机，具体参数如下：、（其中离心分离碟片数为100，离心澄清碟片数为57）、。如已知碟式离心机的尺寸及转速，某种固粒临界直径为x的液体从碟片周边进入碟片间隙内，固相颗粒沿缝隙均匀地分布。从计算观点看，对处于最不利条件的液体进口处，即下碟片上表面处粒度为x固粒的运动最为关心。离心机的生产能力应当保证在液体流出碟片间隙时，这些固粒要及时沉降到上碟片下表面上。利用图1来计算生产能力，转鼓工作高度乘上碟片束内

5、半径处的厚度为的微环面积，为离心机微分工作容积。图1 离心机生产能力计算原理图离心机的微分工作容积为： （1）式中 V转鼓的有效容积； r碟片束内半径； b碟片轴向间距； N碟片数。分离悬浮液在转鼓该微分容积内的停留时间（2）式中 Q蝶式分离机生产能力。（3）在碟片间隙内，沉降固粒径向移动位移S（4）式中 在离心力场中，粒径为x的固粒的沉降速度（1）方法一在应用斯托克斯定律条件时，即当Rep<1时，x分散相固粒沉降速度（5）式中 在重力场中，粒度为x的颗粒的沉降速度。将（3）、（5）代入（4），得（6）积分式（6），积分限左边由0到S，右边由到（碟片最小和最大半径），得（7）考虑到，则分

6、离机生产能力（8）由式（8）可得离心机的分离生产能力离心机的澄清生产能力考虑效率系数 （取0.5），离心机的理论生产能力理论与实际生产能力之间的误差方法一中影响生产能力的因数有转速、碟片数、碟片的内径、以及锥角等因素，从所得结果可以看出，在考虑效率系数的情况下，理论与实际生产能力之间的误差为44.54%。（2）方法二等式（3）左边在0到T，右边在到范围内积分，得到碟片间颗粒通过的时间T（9）在该时间内，分散相颗粒应迅速通过径向路径,即等于碟片间径向距离，为碟片间垂直距离。利用离心力场中沉降速度计算公式，建立分散相颗粒相对于液层的径向运动平均速度（10）式中 碟片的平均半径。颗粒沉降时间t（11

7、）式（9）和（11）右边部分恒等，得（12）（13）（14）由于，（H碟片束高度，碟片厚度），所以有（15）离心分离阶段，碟片的平均半径离心澄清阶段，碟片的平均半径由式（14）可得离心机的分离生产能力离心机的澄清生产能力考虑效率系数（取0.5），离心机的理论生产能力理论与实际生产能力之间的误差（3）方法三颗粒的沉降速度（径向）为（16）（17）假定颗粒从某一径向位置开始沉降，一直到壁面，即径向位置，则颗粒完成沉降所需要的时间（18）由于式中的计算不方便，人们利用对数函数的近似值（19）得（20）式（9）和（20）右边部分恒等，得（21）（22）（23）其中，。由式（22）可得离心机的分离生产能

8、力离心机的澄清生产能力考虑效率系数（取0.5），离心机的理论生产能力理论与实际生产能力之间的误差方法二、三中影响生产能力的因数有转速、碟片数、碟片的内径、以及锥角、碟片间距等因素，与方法一不同的就是把碟片间距对生产能力的影响考虑进去了，从所得结果可以看出，在考虑效率系数的情况下，理论与实际生产能力之间的误差分别为41.91%和42.39%。3 结论通过实例分析计算可知，本文所导出的三种碟式离心机的生产能力计算公式与实际结果基本符合，误差都在百分之四十左右，这在实际工程应用中是可以接受的，当然在实际中也仍需进一步改进。参考文献1 孙启才.离心机的原理结构与设计计算M.北京：机械工业出版社，1987:991292 袁惠新.分离工程M.北京：中国石化出版社，2001:1081423 全国化工设备设计中心站机泵技术委员会.工业离心机选用手册M.北京，化学工业出版社，1999：1892264 范强，孟坤六，孟志