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沉降离心机生产能力计算

一个内径为r2,高度为L的转鼓,以∽回转角速度旋转,就构成了一个最简单的沉降式离心机的分离模型。悬浮液从底部加入,从上面溢液口流出,溢流口半径为r1。假定在离心机转鼓的入口和出口处,流体基本上呈轴向流动,进料悬浮液的浓度很低,颗粒之间相互作用可忽略不计,悬浮液从入口处进入,固体颗粒和流体一起向上运动,经离心加速,颗粒运动的轨迹。

在半径r、高度Z处有一个固相颗粒,其运动有两个方向(相对于转鼓来说),垂直于转鼓轴线的径向速度dr/dt和平行于转鼓轴线的轴向速度dZ/dt,径向速度可用斯托克斯定律的沉降速度式表示,轴向速度与流体在离心机转鼓内流动特性有关。

液体在沉降离心机转鼓内的流动特性,包括流动状态和物料性质等,对离心机的生产能力,悬浮液的分离效果以及参数选择都有决定性的影响。到目前为止,关于沉降离心机转鼓内流体流动特性主要有四种表达方式:①“活塞式”理论(即y理论);②层流理论;③表面层理论;④流线理论。但表达式简单、概念明确、获得普遍公认的是“活塞式”流动特性,“活塞式”理论认为,转鼓内流体像“活塞”一样整体向前流动,转鼓内液体在整个同心圆截面上流速是均匀的,新进入转鼓的流体将把原来留在转鼓内的液体均匀地置换,在这种流动状态下,轴向流速等于平均轴向流速:

假定流体中d粒径的颗粒沉降到转鼓内壁时所需的时间tl和流体从转鼓人口到出口轴向流动所需的时间t2相等,则从dr/dt和dZ/dt表达式中可以得到以下结论。

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