離心分離技術(shù)的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀國(guó)外進(jìn)展及大規(guī)模定制設(shè)計(jì)-亞洲精品國(guó)產(chǎn)自拍在線|歐美在線播放一區(qū)三區(qū)不卡
關(guān)鍵詞:離心機(jī);大規(guī)模定制設(shè)計(jì)dfmc(designformasscustomization)
雖然分離技術(shù)種類繁多[1-4]:有機(jī)械的、化學(xué)的、電分離和熱分離等(其中包括離心分離、過(guò)濾、超濾、反滲透、結(jié)晶和滲析等技術(shù)),但離心分離技術(shù)與其它技術(shù)相比,有下述幾個(gè)方面的特點(diǎn):(1)占地面積小;(2)停留時(shí)間短;(3)無(wú)需助濾劑;(4)系統(tǒng)密封好;(5)放大簡(jiǎn)單;(6)過(guò)程連續(xù);(7)分離效率易于調(diào)節(jié);(8)處理量大。故自1836年第一臺(tái)三足式離心機(jī)在德國(guó)問(wèn)世后,迄今分離技術(shù)有了很大的發(fā)展。各類離心機(jī)種類繁多,正在向高參數(shù)、系列化、專用機(jī)、多功能、新材料及自動(dòng)化等方面發(fā)展,并已廣泛用于化工、食品、輕工、醫(yī)藥、、造船、環(huán)保、生物工程等近三十個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。
目前,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)技術(shù)與模塊化設(shè)計(jì)的普遍應(yīng)用,全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈、多樣化、個(gè)性化的客戶需求為離心分離機(jī)械實(shí)施大規(guī)模定制奠定了基礎(chǔ),故大規(guī)模定制設(shè)計(jì)(dfmc)已成為設(shè)計(jì)方面的新動(dòng)向。
1 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及主要差距[5-13]
1.1 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀我國(guó)離心分離行業(yè)尚屬正在發(fā)展中,總體水平不高。隨著社會(huì)進(jìn)步,人們對(duì)環(huán)保、能源以及裝備對(duì)品質(zhì)的影響有了新的認(rèn)識(shí)。同時(shí),通過(guò)國(guó)外技術(shù)交流和合作以及成套項(xiàng)目的引進(jìn)、消化與吸收,促進(jìn)了我國(guó)離心分離技術(shù)的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在:
(1)已基本形成了一個(gè)科研、設(shè)計(jì)和制造的體系。
(2)成立了分離領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織。
(3)在基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方面進(jìn)行了研究。
(4)目前已能生產(chǎn)三足、上懸、活塞、螺旋、離心力卸料,振動(dòng)、進(jìn)動(dòng)卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機(jī);分離機(jī)則有碟式、室式及管式。上述產(chǎn)品不僅遍及全國(guó)且遠(yuǎn)銷國(guó)外,且技術(shù)特性較“九五”期間有所提高。
(5)為滿足特殊工藝要求(防污染、密閉、防爆等),一些新型離心機(jī)亦先后問(wèn)世。例如,筆者曾研制一種適合于gmp的新型離心機(jī),并獲國(guó)家專利。還有內(nèi)旋轉(zhuǎn)子過(guò)濾離心機(jī)的研制,立式密閉螺旋機(jī)及復(fù)合機(jī)等亦已投產(chǎn)。
(6)自控技術(shù)與cad技術(shù)的應(yīng)用。
(7)各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。
(8)同國(guó)外離心機(jī)廠商的技術(shù)合作。
1.2 主要差距盡管我國(guó)的離心分離設(shè)備有了很大進(jìn)展,但從整體而言,與世界先進(jìn)國(guó)家相比,差距甚大。主要表現(xiàn)在:
(1)規(guī)格、品種少,系列化程度差。特別缺少集幾種結(jié)構(gòu)形式、集幾種推動(dòng)力于一體的復(fù)合式離心機(jī)。
(2)技術(shù)參數(shù)低。國(guó)外離心分離機(jī)械產(chǎn)品的參數(shù)普遍高于我國(guó),并繼續(xù)向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展。以臥螺離心機(jī)為例,Zui近研制的機(jī)型為國(guó)內(nèi)Zui大的,其轉(zhuǎn)鼓直徑亦僅720mm。長(zhǎng)徑比Zui大為l d=4,分離因數(shù)亦較低。而國(guó)外轉(zhuǎn)鼓Zui大直徑已達(dá)2.1m,長(zhǎng)徑比l/d=6,處理能力大于200m3/h,可用于二相或三相分離。還發(fā)展了雙向擠壓型、沉降、過(guò)濾復(fù)合機(jī)型。目前,較先進(jìn)的機(jī)型都采用計(jì)算機(jī)控制,會(huì)隨著物料特性和參數(shù)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)其相應(yīng)的工況。
(3)產(chǎn)品進(jìn)展緩慢。而國(guó)外,由于采用模塊化的組合結(jié)構(gòu),特別是采用了大規(guī)模定制設(shè)計(jì)的新手段,故能滿足用戶的個(gè)性化需求,并加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度。甚至還儲(chǔ)備所謂“冷凍產(chǎn)品”,以隨時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。
(4)其它方面。在產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、自控技術(shù)、加工工藝、新材料的使用、配套產(chǎn)品的品質(zhì),以及理論研究等方面,均存在不少的差距。
2 國(guó)外離心分離技術(shù)的進(jìn)展[14-26]
受新技術(shù)推動(dòng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響,國(guó)外離心分離技術(shù)的進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
2.1 加強(qiáng)理論研究,選擇設(shè)計(jì)方案瑞典alfa laval公司,在碟片流道研究中發(fā)現(xiàn),碟片間隙橫斷面上的速度分布取決于一個(gè)無(wú)量綱數(shù)“λ”,而工業(yè)離心機(jī)的“λ”通常在5～28之間。隨著“λ”值的增加,碟片的轉(zhuǎn)速增加,薄層減少,可提高雷諾數(shù)并緩和渦流。通過(guò)對(duì)碟片間隔件和分布孔的巧妙設(shè)計(jì),進(jìn)料量可增加20%。此外,還對(duì)相分離技術(shù)進(jìn)行了研究。
近年來(lái),研究人員為選擇方案,采用流場(chǎng)分離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級(jí)法、反模態(tài)分析法等,對(duì)離心機(jī)的工作性能和關(guān)鍵零件進(jìn)行研究,為設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的離心機(jī)提供了理論依據(jù)。并對(duì)帶內(nèi)洗滌的臥螺離心機(jī)中堰池深度以及臥螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系等進(jìn)行了化研究。
2.2 技術(shù)參數(shù)的提高和新機(jī)型的問(wèn)世
為提高產(chǎn)品的純度,及滿足能源和環(huán)保的要求,高參數(shù)已成為國(guó)外機(jī)型的發(fā)展特點(diǎn)。由于生物工程需要分離極細(xì)的顆粒,如細(xì)菌、酶及胰島素等,故Zui新碟式機(jī)已可處理0.1μm微粒,且分離因數(shù)可達(dá)15000。如德國(guó)westfalia公司的csa160機(jī)型和瑞典alfa laval公司的btax510機(jī)型均屬此例。
隨著工藝要求的提高,新機(jī)型不斷問(wèn)世。美國(guó)dorr oliver公司的bh 46型碟式機(jī),轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑已達(dá)1.2m,轉(zhuǎn)鼓重量為4.5t,用2個(gè)功率為220kw的電機(jī)驅(qū)動(dòng),Zui大生產(chǎn)能力為450m3/h,當(dāng)量沉降面積已達(dá)250,000m2,為碟式機(jī)之Zui。
瑞典alfa laval公司用于生物技術(shù)的btux510型碟式機(jī),具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的渦流噴嘴。利用噴嘴進(jìn)料黏度和濃度的關(guān)系,可提供恒定的固相濃度,與進(jìn)料速度和固體含量的變化無(wú)關(guān)。
而具有10000分離因數(shù)的臥螺離心機(jī),可從某種程度上彌補(bǔ)管式分離機(jī)的不足。btnx3560 a機(jī)型的特點(diǎn)是先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì):主軸承改為彈性安裝,可延長(zhǎng)壽命,降低機(jī)器噪音與振動(dòng)。
德國(guó)krauss maffei公司Zui新研制的sz型活塞機(jī),尺寸雖小,卻更能有效進(jìn)行固相分離。還有德國(guó)flottweg公司用于處理難分離物料的雙錐體臥螺離心機(jī)等。
2.3 新材料的應(yīng)用為了提高分離機(jī)械的性能、強(qiáng)度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性,一批新型材料不斷涌現(xiàn)。如,工程塑料、硬質(zhì)合金以及性能優(yōu)良的耐磨耐蝕不銹鋼材料。
法國(guó)曾研制一種用硬質(zhì)陶瓷制成的轉(zhuǎn)子,英國(guó)也曾研制由合成樹脂構(gòu)成的連續(xù)纖維復(fù)合材料轉(zhuǎn)子。但在碟式機(jī)中,由于需要高強(qiáng)度和一定的耐腐性能,雙相組織的不銹鋼廣泛采用。
Zui近,俄國(guó)研制成功一種雙相鋼04x25h5m2(即04cr25ni5mo2),有足夠的強(qiáng)度和塑性。德國(guó)的wischnouskii等研制的分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓新材料,具有強(qiáng)度高、塑性和耐腐蝕性好的特點(diǎn)。為彌補(bǔ)耐蝕和強(qiáng)度之間的矛盾,一些先進(jìn)的制造商普遍采用了轉(zhuǎn)鼓的自增強(qiáng)技術(shù)。
2.4 其它方面進(jìn)展
(1)強(qiáng)化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化。隨著自動(dòng)控制和傳感技術(shù)的發(fā)展,許多先進(jìn)的自控手段被引入,并對(duì)離心機(jī)運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù),如溫度、流量、速度、振幅和噪音等進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè),并通過(guò)傳感器將收集信息輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)系統(tǒng)處理后,可及時(shí)了解各種參數(shù)的變化以采取相應(yīng)的措施。由此出現(xiàn)了無(wú)人操作的碟式分離機(jī)。
(2)各種組合機(jī)和專用機(jī)的開發(fā)。alfa laval公司在碟式分離機(jī)上組合螺旋輸送器形成復(fù)合碟式機(jī);krauss maffei公司的柱錐復(fù)合活塞機(jī)、虹吸刮刀離心機(jī);sharpies公司的沉降過(guò)濾復(fù)合螺旋離心機(jī)等。此外,還有為滿足特殊工藝要求的專用機(jī),如滿足食品和生物醫(yī)藥行業(yè)的fda(gmp)之機(jī)型。