管式高速離心機的設(shè)計【cad高清圖紙和說明書全套】
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摘要 離心機是利用離心力,分離液體與固體顆?;蛞后w與液體的混合物中各組分的機械。 離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開;或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同,又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油);它也可用于排除濕固體中的液體,例如用洗衣機甩干濕衣服;特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物;利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點,有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。 離心機大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。 中國古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉(zhuǎn)甩動陶罐,產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜,這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。 工業(yè)離心機誕生于歐洲,比如19世紀中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機,和制糖廠分離結(jié)晶 砂糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。 由于卸渣機構(gòu)的改進,20世紀30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機,間歇操作離心機也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】 離心機 電機驅(qū)動 管式高速 離心沉降 Abstract Centrifugal separation, centrifuge is using liquid and solid particles or liquid and liquid mixture of mechanical components. The centrifuge is mainly used for solid particles and will suspension liquid separated, In the emulsion or two different from each other, the liquid phase dissolved apart from milk (such as isolated cream), It can also be used to eliminate the liquid, such as wet solid with wet clothes washing machine, Special speeding tubular centrifuges are separable different density of the gas mixture, Use different density and particle size of solid particles in the liquid settling velocity different characteristics, but also on the settlement of centrifuge solid particles by density or selecting.and. A centrifuge used in chemical, petroleum, food, pharmaceutical, dressing, coal, water treatment and shipping department. In ancient China, people use rope tied at the end of the clay, the other end of the rope hand, rotate, rotating centrifugal extruded clay POTS of honey, this is the principle of centrifugal separation of early. Born in Europe industrial centrifuge, such as the middle of the 19th century, successively appeared three feet in textile dewatering centrifuge, and billows of the separation of sugar in the floating.the centrifuge. The earliest centrifuge is intermittent operation and artificial slag discharge. Slag discharge due to the improvement of the organization, the 1930s appeared continuous operation of centrifuge, intermittent operation centrifuge for realizes automatic control and development. 【Keywords】 Centrifuge Tulbular High Speed rotating Centrifugal sedimentation 29 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 第1.1節(jié) 前言 1 第1.2節(jié) 管式高速離心機的概述 1 第1.3節(jié) 管式高速離心機的原理 3 第2章離心機技術(shù)特點及其技術(shù)參數(shù) 3 第2.1節(jié) 離心力場的基本特性 3 2.1.1 分離因數(shù)Fr 3 2.1.2 沉降速度Vc 4 第2.2節(jié) 分離物料的特性 5 2.2.1 懸浮液特性 5 2.2.2 固體顆粒特性 5 第3章轉(zhuǎn)鼓的強度計算 6 第3.1節(jié) 高速回轉(zhuǎn)圓筒的應(yīng)力和形變 6 3.1.1 鼓壁質(zhì)量的離心力引起的應(yīng)力和形變 6 3.1.2 物料離心壓力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 8 第3.2節(jié) 篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 8 第3.3節(jié) 軸對稱邊界載荷作用下的圓筒殼體 9 3.3.1 一般情況 9 3.3.2沿一邊緣受力矩M作用的圓筒 11 第4章 離心機的震動 13 第4.1節(jié) 離心機臨界轉(zhuǎn)速的計算 13 第4.2節(jié) 影響臨界轉(zhuǎn)速的其他因素 14 第4.3節(jié) 離心機的減震設(shè)計 15 4.3.1隔振原理 15 4.3.2隔振器的選擇 17 第5章管式高速離心機的設(shè)計 18 第5.1節(jié) 主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù) 19 5.1.1 機械主要部件 19 5.1.2 驅(qū)動控制部分 20 第5.2節(jié) 轉(zhuǎn)鼓的強度計算 21 第5.3節(jié) 減震系統(tǒng)的選擇 23 第5.4節(jié) 離心機主要工作參數(shù)的計算 24 第5.5節(jié) 離心機功率計算 26 5.5.1 功率消耗的計算 26 5.5.2 軸功率的計算 27 5.5.3 電機功率的確定 28 第1章 緒論 第1.1節(jié) 前言 離心機是利用離心力,分離液體與固體顆?;蛞后w與液體的混合物中各組分的機械。 離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開;或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同,又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油);它也可用于排除濕固體中的液體,例如用洗衣機甩干濕衣服;特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物;利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點,有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。 離心機大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。 中國古代,人們用繩索的一端系住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉(zhuǎn)甩動陶罐,產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜,這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。 工業(yè)離心機誕生于歐洲,比如19世紀中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機,和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。 由于卸渣機構(gòu)的改進,20世紀30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機,間歇操作離心機也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。 第1.2節(jié) 管式高速離心機的概述 ?管式離心機是利用離心力來達到液體與固體顆粒、液體與液體的混合物中各組分分離的機械設(shè)備。 ??管式分離機是目前用離心法進行分離的理想設(shè)備,主要用于液-固、液-液或液-液-固三相分離,其最小分離顆粒為1微米,特別對一些液固相比重差異小,固體粒徑細、含量低,介質(zhì)腐蝕性強等物料的提取、濃縮、澄清較為適用。 與其他分離機械相比,具有可以得到高純度的液相和含濕量較低的固相,而且具有連續(xù)運轉(zhuǎn)、自動控制、操作安全可靠、節(jié)省人力和占地面積小、減輕勞動強度和改善勞動條件等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、中藥制劑、保健食品、飲料、化工等行業(yè)。 第1.3節(jié) 管式高速離心機 第2章離心機技術(shù)特點及其技術(shù)參數(shù) 第2.1節(jié) 離心力場的基本特性 2.1.1 分離因數(shù)Fr 離心機在運行過程中產(chǎn)生的離心加速度和重力加速度的比值。稱為該離心機的分離因數(shù)。 式中 R——離心機轉(zhuǎn)鼓半徑,CM ——轉(zhuǎn)鼓的角速度,1/S N——轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速,r/min (1) 分離因數(shù)是離心機分離能力的主要指標,分離因數(shù)Fr越大,物料所受的離心機越大,分離效果越好。對于小顆粒,液相黏度大的難分離懸浮液,需要采用分離因數(shù)大的離心機加以分離。目前工業(yè)用離心機的分離因數(shù)從數(shù)百到數(shù)十萬。 (2) 分離因數(shù)Fr與離心機的轉(zhuǎn)鼓半徑r成正比,與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n的平方也成正比。因此提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速比增大轉(zhuǎn)鼓半徑對分離因數(shù)Fr的影響要大得多。分離因數(shù)的極限值取決于轉(zhuǎn)鼓材料的機械強度。一般告訴離心機的特點是小直徑,高轉(zhuǎn)速。 2.1.2 沉降速度Vc 根據(jù)斯托克斯定律,在Re<0.2是,顆粒在溶液中的沉降速度Vg與下列因素有關(guān)。 式中 Vg——顆粒在溶液中的沉降速度。m/s D——顆粒直徑,M ——顆粒密度,Kg/ ——液體密度,Kg/ ——液體粘度,Pa*s G——重力加速度,M/ 以上式子可以看出,顆粒的沉降速度Vg與顆粒的直徑成平方關(guān)系,與顆粒與液體的密度差成正比,與液體粘度成反比。 如果在離心力場中,則顆粒的沉降速度為: 在分離過程中,顆粒的沉降速度Vc越大,分離效果就越明顯,斯托克斯定律表明了分離效果與物性參數(shù)的基本關(guān)系。 第2.2節(jié) 分離物料的特性 2.2.1 懸浮液特性 懸浮液是指液體和懸浮與其中的固體顆粒所組成的系統(tǒng)。根據(jù)固體顆粒的大小與濃度可以分為:粗顆粒懸浮液,細顆粒懸浮液,高濃度懸浮液和低濃度懸浮液。固體顆粒的粒度、懸浮液的濃度及濾渣或沉渣的厚度增長率與離心機的處理能力有密切的關(guān)系。 懸浮液的粘度取決于液相粘度和懸浮液的濃度。 式中 1——懸浮液的粘度,Pa*s 2——純液相的粘度,Pa*s X—— 懸浮液中所含固體顆粒的體積百分濃度 2.2.2 固體顆粒特性 固體顆粒特性一般指顆粒群中顆粒的主要物理性質(zhì),包括顆粒的大小、顆粒的分布、形狀、密度、表面性質(zhì)等。他們與分離有著密切的關(guān)系。 懸浮液與料漿中的固體顆粒,是由許多單個顆粒和聚集在一起的顆粒團組成的混合體。顆粒的大小和幾何形狀與周圍液體表面間相互作用有關(guān),顆粒越小,表面積越大,固液間的表面效應(yīng)就越顯著。 有些顆粒由于結(jié)晶力或分子間的吸引力很強,顆粒與液體有明顯的界面,因此分離容易,如金屬粉末、沙粒及某些結(jié)晶鹽。有些顆粒如硅酸鹽、粘土、氫氧化鋁、氫氧化鐵,顆粒與液體沒有明顯的界面,分離叫困難。 顆??煞譃閳杂不蜍洿鄡煞N類型,堅硬的顆粒比較穩(wěn)定,軟脆的顆粒在輸送、攪拌、混合、凝聚的過程中可能會引起破碎而降低顆粒度,從而影響固液分離效果。 第3章轉(zhuǎn)鼓的強度計算 離心機轉(zhuǎn)鼓是一個每分鐘轉(zhuǎn)動數(shù)百次至數(shù)萬次以上的高強度回轉(zhuǎn)殼體。高速回轉(zhuǎn)時,在離心的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)主要產(chǎn)生很大的應(yīng)力,這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時,鼓壁金屬的自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力,及在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上所附著的篩網(wǎng)、物料和液體層所產(chǎn)生的離心力都作用在鼓壁上,是轉(zhuǎn)鼓壁上產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此,轉(zhuǎn)鼓的強度計算必須要同時考慮這幾部分所產(chǎn)生的應(yīng)力。 離心機的轉(zhuǎn)鼓是一個組合部件。由筒體、頂蓋及鼓底等幾部分組合而成。 第3.1節(jié) 高速回轉(zhuǎn)圓筒的應(yīng)力和形變 3.1.1 鼓壁質(zhì)量的離心力引起的應(yīng)力和形變 高速回轉(zhuǎn)的圓筒型轉(zhuǎn)鼓,鼓壁金屬本身質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力對圓筒型鼓壁的作用,就像薄壁圓筒承受內(nèi)壓一樣。但是由于鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力,其方向是離開回轉(zhuǎn)軸而延回轉(zhuǎn)半徑方向向外的。因此它在軸線方向沒有分量,故鼓壁金屬自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力,不可能在鼓壁內(nèi)產(chǎn)生經(jīng)線方向的應(yīng)力,而只產(chǎn)生周向應(yīng)力。可用下列拉普拉斯方程進行計算。 式中 R1——第一曲率半徑,在同轉(zhuǎn)圓筒中R1= R2——第二曲率半徑,等于圓筒壁的平均半徑R F ——圓筒壁所受外載荷,這里是離心力在筒壁法線方向的分量P1, &——圓筒壁的壁厚 因此,有拉普拉斯方程可得周向心力 式中 ——圓筒壁金屬材料的重量 ——圓筒的回轉(zhuǎn)角速度 R——筒體的內(nèi)半徑 由上式可知,鼓壁自身重量離心力在壁內(nèi)產(chǎn)生的周向應(yīng)力與鼓壁厚度無關(guān)。而與鼓壁的重量和圓周速度的平方成正比。因此,增加鼓壁的厚度并不能降低自身質(zhì)量離心力引起的應(yīng)力。所以,對于一定尺寸的轉(zhuǎn)鼓,尺寸也有一定限制。離心機轉(zhuǎn)鼓的許可最大圓周角速度的大小,取決于轉(zhuǎn)鼓材料的重度和需用拉應(yīng)力。 式中 g——重力加速度 ——筒體材料的許用應(yīng)力 由于超高速的離心機轉(zhuǎn)鼓,要選用強度高而重量小的材料。應(yīng)力確定之后,可以根據(jù)胡可定律計算圓筒半徑的位移。 式中 E——筒體材料的彈性模量。 ——筒體材料的泊桑系數(shù) 因為筒體半徑位移是均勻的,所以筒體經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角。 對于開孔的圓筒壁,計算應(yīng)力和形變時要考慮開孔對筒壁材料重度及剛度的影響。根據(jù)對薄壁均與開孔筒體的實驗研究得出:當開孔率不很大時,孔的分布形式對筒體的剛度沒有影響,筒體的剛度基本上取決于圓筒的開孔率。 3.1.2 物料離心壓力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 圓筒中的流體物料在高速回轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生的離心壓力為: 式中 ——圓筒中流體物料的重量 ——流體層中任意處半徑 R——圓筒體回轉(zhuǎn)時流體的自由表面半徑 由上式可見,物料層產(chǎn)生的離心壓力隨半徑的變化而變化,在同一直徑上其值相等,在筒壁上其值最大: 式中 R——筒體的內(nèi)半徑 第3.2節(jié) 篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 裝在轉(zhuǎn)鼓中的篩網(wǎng)等附件高速回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力作用在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上,相當于轉(zhuǎn)鼓受到內(nèi)壓力,使鼓壁產(chǎn)生應(yīng)力和形變。 如果篩網(wǎng)等附件的回轉(zhuǎn)半徑為R,當量厚度為,材料的重量為,篩網(wǎng)的高度為H,當篩網(wǎng)等附件與轉(zhuǎn)鼓一起回轉(zhuǎn)時,作用在鼓壁單位面積的離心壓力為: 半徑位移為: 經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角: 第3.3節(jié) 軸對稱邊界載荷作用下的圓筒殼體 作用在殼體邊緣的力P和力矩M只在筒體長度很短的范圍內(nèi)才有影響。一般在筒體長度時,作用在圓筒一個邊緣上的邊緣力和邊緣力矩對圓筒的另一個邊緣才有影響。這樣的圓筒稱為短圓筒。如果壓縮包目錄 | 預(yù)覽區(qū) |
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