氣體離心機(jī)原理

2011-08-19 來源：http://www.pingfanlxj.com/www.責(zé)任編輯：未填 瀏覽數(shù)：1184 中國過濾分離網(wǎng)

核心提示：離心機(jī)廣泛應(yīng)用于國防與民用事業(yè)，圖1是X型氣體離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。離心機(jī)外套筒靜止不動(dòng)，內(nèi)筒也就是轉(zhuǎn)筒，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)筒內(nèi)的混合氣體一同轉(zhuǎn)動(dòng)。

      離心機(jī)廣泛應(yīng)用于國防與民用事業(yè)，圖1是X型氣體離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。離心機(jī)外套筒靜止不動(dòng)，內(nèi)筒也就是轉(zhuǎn)筒，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)筒內(nèi)的混合氣體一同轉(zhuǎn)動(dòng)。為減小內(nèi)筒外壁與氣體的摩擦損耗，外筒內(nèi)壁上部開有螺旋槽。當(dāng)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)兩筒間隙內(nèi)氣體一起旋轉(zhuǎn)，在螺旋槽的作用下，氣體被排到頂部，最后流入轉(zhuǎn)筒中心(轉(zhuǎn)筒中心壓力很低)隨物料一起抽走。待分離的混合氣體由供料管供入轉(zhuǎn)筒中心。由于分子量不同，輕、重組分在轉(zhuǎn)筒內(nèi)沿徑向分布發(fā)生變化，其結(jié)果是：越靠近轉(zhuǎn)筒軸心，輕組分所占比例越高(相對供人的混合氣體而言)；越靠近轉(zhuǎn)筒邊壁，重組分所占比例越高。分離后的氣體由靜止的輕、重組分取料器分別取出。為梳理流型，以提高分離效率，在轉(zhuǎn)筒兩端加設(shè)整流板，整流板與轉(zhuǎn)筒粘接在一起。
 
     離心機(jī)在空載時(shí)，能耗主要由轉(zhuǎn)筒外壁和上、下端蓋的摩擦損耗構(gòu)成(供料前筒內(nèi)接近真空)，負(fù)載(供料)以后，又產(chǎn)生了兩個(gè)取料器與筒內(nèi)氣體的摩擦損耗。而取料器的能耗在離心機(jī)中所占的份額是很高的，而且它還直接影響分離效果，因此，要對其進(jìn)行重點(diǎn)研究、分析。
2 等效圓盤理論及其應(yīng)用等效圓盤理論 
     是意大利學(xué)者cenedese和cunsolo首先提出來，用來研究強(qiáng)旋流場中由細(xì)長障礙物引起的能量損耗。根據(jù)模型，假設(shè)筒內(nèi)氣體沿徑向的壓力分布是按同一個(gè)指數(shù)規(guī)律分布，并通過已知的中心壓力推廣到邊壁 。對定性研究，這種假設(shè)大大簡化了計(jì)算，且不致影響結(jié)論的正確性，而對于定量計(jì)算顯然不夠準(zhǔn)確，難于滿足研究工作與實(shí)際工程所需的精度，且與實(shí)際離心機(jī)出入較大，為此，這里結(jié)合實(shí)際離心機(jī)結(jié)構(gòu)，重新進(jìn)行了推導(dǎo)，完善了計(jì)算模型。
參照上述模型，假設(shè)離心機(jī)取料室(整流板與轉(zhuǎn)筒上、下端蓋之間部分)結(jié)構(gòu)及速度分布如圖2及圖3所示，圖中ra 為轉(zhuǎn)筒半徑，d為取料器直徑，b為取料器中心線至端蓋(或整流板)距離(取料器位于取料室中間位置)。在取料室內(nèi)，取料器對室內(nèi)氣體的阻滯作用，等效為在取料器所在平面上，一個(gè)以βw (為速度系數(shù)，w為轉(zhuǎn)筒角速度)角速度與轉(zhuǎn)筒共軸做等溫剛體旋轉(zhuǎn)的氣體圓盤，圓盤半徑為取料器徑向長度rp。在圓盤以內(nèi)，為定值，而在圓盤邊緣至邊壁之間，氣體角速度系數(shù)以線性遞增至1(如圖3示)。而在圓盤至端蓋及整流板間，速度按線性分布，如圖2中左側(cè)，給出了某一處軸向速度分布示意。
     忽略取料口的抽吸，在穩(wěn)定工況下，在取料室內(nèi)存在一個(gè)力矩平衡：
 
    根據(jù)這個(gè)平衡方程，給定了幾何參數(shù)及轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速、介質(zhì)、溫度、壓力等工作條件后，用迭代方法可以確定速度系數(shù)β，進(jìn)而利用式(2)得到各項(xiàng)損耗。

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