Промышленные центрифуги зародились в Европе, например, в середине XIX века появились трехногие центрифуги для обезвоживания тканей и верхнеподвесные центрифуги для отделения кристаллического сахара на сахарных заводах. Эти первые центрифуги работали с перерывами и разгружались вручную.
В связи с совершенствованием механизма отвода шлака в 30-е годы ХХ века появились центрифуги непрерывного действия, а также получили развитие центрифуги повторно-кратковременного действия за счет реализации автоматического управления.
В зависимости от конструкции и требований к разделению промышленные центрифуги можно разделить на три категории: фильтрующие центрифуги, седиментационные центрифуги и сепараторы.
Центрифуга имеет цилиндр, называемый чашей, который вращается с высокой скоростью вокруг своей оси и обычно приводится в движение электродвигателем. После добавления суспензии (или эмульсии) в чашу ее быстро приводят во вращение с той же скоростью, что и чашу, а компоненты разделяются и выгружаются отдельно под действием центробежной силы. В целом, чем выше скорость барабана, тем лучше разделение.
Существует два принципа центробежного сепаратора: центробежная фильтрация и центробежное осаждение. Центробежная фильтрация заключается в создании центробежного давления, создаваемого суспензией под действием поля центробежных сил, действующего на фильтрующий материал, так что жидкость становится фильтратом через фильтрующий материал, а твердые частицы улавливаются на поверхности фильтрующего материала, поэтому как добиться разделения жидкости и твердого вещества; Центробежное осаждение — это принцип быстрого осаждения и расслоения компонентов с различной плотностью суспензии (или эмульсии) в поле центробежных сил для достижения разделения жидкость-твердое (или жидкость-жидкость).
Существует также тип сепаратора для экспериментального анализа, который может выполнять осветление жидкости и обогащение твердых частиц или разделение жидкость-жидкость, и этот тип сепаратора имеет различные конструктивные типы работы при атмосферном давлении, вакууме и условиях замерзания.
Важным показателем эффективности разделения центробежного сепаратора является коэффициент разделения. Он представляет собой отношение центробежной силы разделенного материала в чаше к его силе тяжести: чем больше коэффициент разделения, чем быстрее происходит разделение, тем лучше, и тем лучше эффект разделения. Коэффициент разделения промышленного центробежного сепаратора обычно составляет 100–20 000, коэффициент разделения сверхскоростного трубчатого сепаратора может достигать 62 000, а коэффициент разделения сверхскоростного сепаратора для анализа достигает 610 000. Еще один фактор, определяющий Перерабатывающая способность центробежного сепаратора представляет собой рабочую зону чаши, которая имеет большую рабочую площадь и большую перерабатывающую мощность.
Фильтрующие центрифуги и седиментационные центрифуги в основном полагаются на увеличение диаметра чаши для расширения рабочей поверхности по окружности чаши; Помимо окружной стенки барабана сепаратор имеет также дополнительные рабочие поверхности, такие как диск тарельчатого сепаратора и внутренний цилиндр камерного сепаратора, что существенно увеличивает расчетную рабочую поверхность.
Кроме того, чем более детализированы твердые частицы в суспензии, тем труднее ее разделить, а мелкие частицы, уносимые фильтратом или разделительным раствором, будут увеличиваться, в этом случае центробежный сепаратор должен иметь более высокий коэффициент разделения. эффективно отделить; При высокой вязкости жидкости в суспензии скорость разделения замедляется; Разница плотностей между компонентами суспензии или эмульсии велика, что выгодно при центробежном осаждении, тогда как центробежная фильтрация суспензии не требует разницы плотностей каждого компонента.
Выбор центробежного сепаратора должен основываться на размере и концентрации твердых частиц в суспензии (или эмульсии), разнице плотностей твердого вещества и жидкости (или двух жидкостей), вязкости жидкости, характеристиках фильтрационного остатка (или осадка). , а также требования к сепарации и т. д., чтобы удовлетворить требования к содержанию влаги в остатке фильтра (осадке) и прозрачности фильтрата (разделительной жидкости), и предварительно выбрать, какой тип центробежного сепаратора использовать. Затем, в зависимости от производительности обработки и требований к автоматизации работы, определяются тип и характеристики центрифуги и, наконец, проверяются фактическими испытаниями.
Как правило, для суспензии, содержащей частицы размером более 0,01 мм, можно использовать фильтрующую центрифугу. Если частицы суспензии мелкие или сжимаемые, следует выбрать седиментационную центрифугу и сепаратор. выбран для суспензий с низким содержанием твердых веществ, мелких частиц и высокими требованиями к прозрачности жидкости.
Будущая тенденция развития центробежного сепаратора будет заключаться в повышении производительности разделения, разработке крупномасштабного центробежного сепаратора, улучшении механизма выгрузки шлака, увеличении количества специальных и комбинированных барабанных центрифуг, усилении исследований теории разделения и исследования технологии управления оптимизацией процесса центробежного разделения, и т. д.
Улучшенные характеристики разделения включают повышенную скорость барабана; придание нового импульса процессу центробежного разделения; Ускорить выталкивание шлака; Увеличение длины чаши продлевает время центробежного осаждения и разделения. Разработка крупногабаритного центробежного сепаратора направлена главным образом на увеличение диаметра барабана и использование двустороннего барабана для улучшения производительности обработки, а также для снижения инвестиций в оборудование, энергопотребления и затрат на техническое обслуживание материалов объема обработки. В рамках теоретических исследований в основном изучаются условия течения жидкости в чаше и механизм образования фильтрационного остатка, а также изучается метод расчета минимального разрешения и производительности обработки.