離心萃取機在國內(nèi)外的研究發(fā)展概況

??? 工業(yè)生產(chǎn)中，離心萃取機主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，它是依附于各工業(yè)部門的發(fā)展而出現(xiàn)的工業(yè)萃取設(shè)備。

??? 18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機；1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，發(fā)明了用于分離牛奶的分離機；進入20世紀(jì)之后，隨著石油綜合利用的發(fā)展，要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用，研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣分離機；到60年代發(fā)展成完善的離心機系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護、三廢治理發(fā)展的需要，對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，在其基礎(chǔ)上又延伸出不同種類的離心機，其中有臥式離心機、碟式分離機、實驗離心機、卸料離心機、吊帶離心機和三足離心機等。作為新型的離心萃取機也是離心機演變進化的產(chǎn)物，在油水分離（原油、重油、柴油等），制藥（乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁醇、氯仿等）及濕法冶金（提取鎳、鈷、銅、鈮、稀土等稀有元素）生產(chǎn)的分離設(shè)中，離心萃取機己成為關(guān)鍵設(shè)備之一。

??? 離心萃取機作為離心機的一個分支，工業(yè)離心機最早誕生于19世紀(jì)的歐洲，而我國真正具有現(xiàn)代實用價值的第一臺離心機是1954年制造的，由于它獨具連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強等特點而得到了迅速發(fā)展。在四十多年的發(fā)展中，結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)變化很大，分離質(zhì)量、生產(chǎn)能力不斷提高，應(yīng)用范圍更加廣泛，在離心機領(lǐng)域中一直占有重要地位。

??? 我國從20世紀(jì)初，開始進行對離心萃取機的研發(fā)生產(chǎn)工作。隨著現(xiàn)代工業(yè)文明的發(fā)展和人類對環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重視，分離效果好，振動小、噪聲低成為離心機能否被市場接受的重要條件。這就需要離心機具有良好的動態(tài)特性。通常，動態(tài)特性包括臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)和穩(wěn)定性等內(nèi)容。離心萃取機的參數(shù)選擇及優(yōu)化是提高離心萃取機動態(tài)特性的首要環(huán)節(jié)。
　　為提高離心機的性能，人們對離心機常見問題進行攻關(guān)，對主要部件進行有限元分析，取得了一定的成果。主要有:北京化工大學(xué)碩士顧威通過對離心機進行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，得出螺旋輸送器在各種載荷工況下的應(yīng)力場和位移場，并參照壓力容器的分析設(shè)計法校核了螺旋輸送器的應(yīng)力強度，考察了螺旋葉片的徑向位移。為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。

??? 中國航空工業(yè)高級工程師蔡顯新，提出采用殼單元與環(huán)單元禍合的方法對帶分流葉片整體離心葉輪進行彈塑性分析。葉片采用殼單元模擬，輪體來用軸對稱環(huán)單元模擬，在葉輪和輪體的交界處近似地滿足雙協(xié)調(diào)條件:還推導(dǎo)了有關(guān)計算公式，并對三個算例進行了計算。結(jié)果表明，此方法精度高，省時性好。
　　天一萃取公司，創(chuàng)新研制出CWL新型高效節(jié)能離心萃取機，具有分相性好，處理能力大，噪音小及使用壽命長等優(yōu)點。其生產(chǎn)的離心萃取機針對處理含酚廢水工藝，經(jīng)試運轉(zhuǎn)證明，此項工藝處理含酚廢水效果顯著，可有效地回收廢水中的酚，且分離液對污水處理裝置無明顯沖擊，消除了廢水二次污染的問題。
　　離心萃取機轉(zhuǎn)鼓組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力與物料有關(guān)，變化大，采用傳統(tǒng)的解析法，建立轉(zhuǎn)鼓組多剛體系統(tǒng)，以牛頓一歐拉方程或者拉格朗日方程為代表的分析力學(xué)方法的動力學(xué)方程和約束方程，析找出影響動態(tài)特性的參數(shù)應(yīng)結(jié)構(gòu)的固有頻率與振型。
　　建立一定自由度下的振動方程通過數(shù)值分以獲得相來減小振動的研究方法是不理想的。由于螺旋一轉(zhuǎn)鼓組是剛體和柔性組成的多體系統(tǒng)，工作時還受有由物料進入產(chǎn)生的力，約束也復(fù)雜。建立和求解方程都困難，只能進行理想化處理，所得結(jié)果不能真實反映離心機的工作特性。而且由于影響技術(shù)參數(shù)的因素較多，對影響離心分離效果的復(fù)雜性一一計算有很大困難。因此，在選擇各參數(shù)時，很難滿足分離效果好、低噪聲這一要求;根據(jù)定性分析憑經(jīng)驗選取參數(shù)，然后依賴實驗室的小試或中試結(jié)果進行模擬放大。這種以經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)、定性為特點的方法以及“設(shè)計一樣機一試驗一修改”不斷循環(huán)的優(yōu)化過程既麻煩，又浪費成本。
　　轉(zhuǎn)鼓組動態(tài)特性的研究既要考慮它的剛體運動，還要考慮它的柔體運動。單獨的多體動力學(xué)分析和有限元分析都不易解決此類問題。隨著高性能計算機和大型應(yīng)用軟件的發(fā)展，將有限元與多體系統(tǒng)仿真結(jié)合在一起用來解決轉(zhuǎn)鼓組的動力學(xué)問題，是離心機研究的創(chuàng)新方法。

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