第七章 离心机
第一节 概述
一、离心机在食品工业中的应用
分离对象,悬浮液
乳浊液
离心分离过程
1、离心过滤
特点,1)转鼓有孔
2）适合用于含固量大、粒径大
的悬浮液
3)悬浮液 滤饼
滤液
2、离心沉降
特点,,1）转鼓无孔
2）固相密度 >液相密度
3）适合含固量低，粒径小的悬浮液
4）悬浮液 沉渣
澄清液
3、离心分离
特点,1）转鼓无孔； 2）转速更高
3）适合乳浊液； 4）乳浊液, 轻液
重液
少量沉渣
二、离心力场特点及分离因数
三、离心机分类
mgG
RmF c
?
? 2?
离心力场
重力场
g
R
G
FF c
r
2?
??
分离因数
物理意义, 分离因数越大，离心力越大,分离
能力越大
1、按分离因数分
（ 1）常速离心机
Fr<3500 常见 Fr=400~1200
特点：转鼓有过滤式、沉降式
转鼓直径较大、转速较低
2）高速离心机
Fr = 3500~5000
特点：转鼓为沉降时，直径较小，转速较高
3）超高速离心机
Fr >5000
特点：转鼓为沉降式
转速很高
直径很小，呈管状
2、按结构特点分
1）三足式离心机
2）上悬式离心机
3）刮刀卸料式离心机
4）活塞卸料式离心机
5）离心卸料式离心机
6）振动卸料式离心机
7）螺旋卸料式离心机
8）进动卸料式离心机
9）蝶片式分离机
10）管式分离机
间
歇
式
适
合
悬
浮
液
适合乳浊液
第二节 间歇式离心机
一、三足式离心机
1、结构
二、上悬式离心机
2、主要特点
1）分离形式：过滤式
2）间歇操作
3）固体颗粒不受破坏，可充分洗涤,得到较干的滤饼
4）适用于悬浮液
特点：
1）工作循环：转鼓低速加料、高速分离、低速卸料
2）下部卸料劳动强度低
3）分离形式：过滤式、沉降式
4）转鼓有良好的铅垂性、稳定性
5）避免料液进入轴承及传动机构
4、重力卸料条件
三、刮刀卸料式离心机
1、特点：
1）分离形式：过滤式、沉降式
2）生产能力大、劳动强度低
3）工作循环：高速加料、卸料、分离，周
期短。
4）对物料适应强
5）对固体颗粒有一定破坏性，刮刀磨损较
快,机器振动大
第三节 连续式离心机
连续式离心机：
加料、分离、卸料各道工序在同一时
间内完成。
2、特点：
1）分离形式：只有过滤式
2）工作循环：连续全速下加料、分离、卸料为脉动
3）与刮刀式相比，对物料的破坏性较小
4）对固体含量敏感，适应性差。如：含固量少，转
鼓上形不成滤饼层，造成跑料；含固量多，物料流动
性差，使物料分布不均，造成机器振动。
5）固体颗粒易被活塞挤出网孔，造成固体物料损失
或滤液混浊
6）转速不易过高，如过高，物料紧贴筛网，推料阻
力过大，活塞推不动
7）适合分离粗颗粒，固液比较大的悬浮液；不适合
分离胶状物料和摩擦系数高的物料
一、活塞卸料式离心机
1、结构
二、螺旋卸料式离心机
1、结构
转鼓形状：
圆筒形：有利于液相澄清
圆锥形：有利于固相脱水
圆筒 +圆锥形：有两者的优点，应用最广
圆筒部分为沉降区，用于固液分离
圆锥部分为干燥区，固相进一步脱水
螺旋推进器与转鼓的转差率, 1:100
转差率越小，物料在转鼓内停留的时间越长，排渣慢，
滤渣较干
转差率越大，物料在转鼓内停留的时间越短，排渣块，
滤渣较湿
转差率为零，不排料
为使沉渣向转鼓小端移动，螺旋叶片的缠绕方
向、螺旋相对于转鼓的旋向，以及螺旋与转鼓
的旋转方向三者应符合一定的规律，否则不能
卸料。
右旋
左旋
螺旋相对转鼓
的旋转
螺旋与转鼓的旋转方向
（从小端处看）
滞后
滞后
超前
超前
逆时针
逆时针
顺时针
顺时针
离心卸料条件
锥形转鼓的锥角对离心机的性能影响很大
α 生产能力 含湿量
α 物料停留时间 干燥程度 生产能
力
α 过小 物料停止在转鼓上 不能自动卸料
因此应选择合适的锥半角 ∵FC>>G
∴ 可忽略重力 G
要保证滤渣沿母线向上
移动需满足 Tc≥F
Fc*sinα≥fFc*cos α
Fc
Nc
Tc
G
F
α
三、离心卸料式离心机
∴ tgα≥f
或 α≥φ
式中,f— 摩擦系数
φ — 摩擦角
离心卸料条件
特点：
1）转鼓形式：过滤式
2）生产能力大，结构简单，操作方便，颗粒破坏小
3）对物料适应性差
4）漏料量较大
四、振动卸料式离心机
振动卸料式离心机附加有轴向振动
特点：
1） α 较小,一般 α<φ
应此仅靠离心力不能达到卸料
需加附加轴向振动力
2）物料在转鼓内停留时间较长，
可获得较干的物料
3）振动可由偏心机构机械式激振器
提供，用弹簧加大振幅
α
垂直于螺纹元件轴线
横截面的速度矢量图
工作原理 α— 方向角
β— 锥半角
α+β>φ—— 为卸料区
α+β<φ—— 为干燥区
3、特点：
1）生产能力大，物料磨损，功率消
耗少
2） Fr较小，分离效果好
3）对物料适应性好，可调节转速、
方向角和锥半角，适用于含固量大，
颗粒为 0.05~20mm的悬浮液。
4）分离形式：过滤式
α+β
α
β
β
O
公转自转
五、进动卸料式离心机
第四节 分离机
一、蝶片式分离机
重
力
分
离
不同直径的脂肪球的上浮速度
简单的沉降容器
连续分离
短沉降距离的浅容器
带挡板的分离容器
蝶
片
式
分
离
机
分
离
用
分
离
机
澄
清
用
分
离
机
分离用碟片
带
热
压
泵
的
6
效
蒸
发
器
标准化操作过程
二、管式分离机
具有高速旋转的细长转鼓
n=15000~20000 rpm
转鼓长径比, L:D=6~8
L 停留时间
Fr =13000~16000
颗粒直径,0.5~500μm
固有频率 <<工作转速
特点,1、结构简单
2、运转平稳
3、可做分离、澄清两用
4、生产能力低
第六节高速旋转轴的临界转速
一、概述
1、临界转速
如果作用于转轴的外来干扰频率（转子的转速）恰
好等于转子的固有频率，系统将发生共振，发生共振时
的转速，称为临界转速。
2、计算临界转速的目的
使离心机的工作转速避开共振区。
3、临界转速的阶数
转轴的临界转速不止一个，与系统的自由度数有关，
如果一根轴上带有一个比轴重得多的转子，为一个自由
度系统，具有一个临界转速；
二、临界转速的计算
17.04.1 ??? kk nnn 工
如果转轴带有两个转子，即为两个自由度系统，那
么具有两个临界转速。以此类推。
在临界转速中，称最小的为一阶临界转速，比他大
的为二阶、三阶,……
4、刚性轴、挠性轴
刚性轴,n工 > nk1
挠性轴,n工 >nk1
75.0
1
?
kn
n工
y
2
2
dt
ydm
单自由度系统
第一节 概述
一、离心机在食品工业中的应用
分离对象,悬浮液
乳浊液
离心分离过程
1、离心过滤
特点,1)转鼓有孔
2）适合用于含固量大、粒径大
的悬浮液
3)悬浮液 滤饼
滤液
2、离心沉降
特点,,1）转鼓无孔
2）固相密度 >液相密度
3）适合含固量低，粒径小的悬浮液
4）悬浮液 沉渣
澄清液
3、离心分离
特点,1）转鼓无孔； 2）转速更高
3）适合乳浊液； 4）乳浊液, 轻液
重液
少量沉渣
二、离心力场特点及分离因数
三、离心机分类
mgG
RmF c
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离心力场
重力场
g
R
G
FF c
r
2?
??
分离因数
物理意义, 分离因数越大，离心力越大,分离
能力越大
1、按分离因数分
（ 1）常速离心机
Fr<3500 常见 Fr=400~1200
特点：转鼓有过滤式、沉降式
转鼓直径较大、转速较低
2）高速离心机
Fr = 3500~5000
特点：转鼓为沉降时，直径较小，转速较高
3）超高速离心机
Fr >5000
特点：转鼓为沉降式
转速很高
直径很小，呈管状
2、按结构特点分
1）三足式离心机
2）上悬式离心机
3）刮刀卸料式离心机
4）活塞卸料式离心机
5）离心卸料式离心机
6）振动卸料式离心机
7）螺旋卸料式离心机
8）进动卸料式离心机
9）蝶片式分离机
10）管式分离机
间
歇
式
适
合
悬
浮
液
适合乳浊液
第二节 间歇式离心机
一、三足式离心机
1、结构
二、上悬式离心机
2、主要特点
1）分离形式：过滤式
2）间歇操作
3）固体颗粒不受破坏，可充分洗涤,得到较干的滤饼
4）适用于悬浮液
特点：
1）工作循环：转鼓低速加料、高速分离、低速卸料
2）下部卸料劳动强度低
3）分离形式：过滤式、沉降式
4）转鼓有良好的铅垂性、稳定性
5）避免料液进入轴承及传动机构
4、重力卸料条件
三、刮刀卸料式离心机
1、特点：
1）分离形式：过滤式、沉降式
2）生产能力大、劳动强度低
3）工作循环：高速加料、卸料、分离，周
期短。
4）对物料适应强
5）对固体颗粒有一定破坏性，刮刀磨损较
快,机器振动大
第三节 连续式离心机
连续式离心机：
加料、分离、卸料各道工序在同一时
间内完成。
2、特点：
1）分离形式：只有过滤式
2）工作循环：连续全速下加料、分离、卸料为脉动
3）与刮刀式相比，对物料的破坏性较小
4）对固体含量敏感，适应性差。如：含固量少，转
鼓上形不成滤饼层，造成跑料；含固量多，物料流动
性差，使物料分布不均，造成机器振动。
5）固体颗粒易被活塞挤出网孔，造成固体物料损失
或滤液混浊
6）转速不易过高，如过高，物料紧贴筛网，推料阻
力过大，活塞推不动
7）适合分离粗颗粒，固液比较大的悬浮液；不适合
分离胶状物料和摩擦系数高的物料
一、活塞卸料式离心机
1、结构
二、螺旋卸料式离心机
1、结构
转鼓形状：
圆筒形：有利于液相澄清
圆锥形：有利于固相脱水
圆筒 +圆锥形：有两者的优点，应用最广
圆筒部分为沉降区，用于固液分离
圆锥部分为干燥区，固相进一步脱水
螺旋推进器与转鼓的转差率, 1:100
转差率越小，物料在转鼓内停留的时间越长，排渣慢，
滤渣较干
转差率越大，物料在转鼓内停留的时间越短，排渣块，
滤渣较湿
转差率为零，不排料
为使沉渣向转鼓小端移动，螺旋叶片的缠绕方
向、螺旋相对于转鼓的旋向，以及螺旋与转鼓
的旋转方向三者应符合一定的规律，否则不能
卸料。
右旋
左旋
螺旋相对转鼓
的旋转
螺旋与转鼓的旋转方向
（从小端处看）
滞后
滞后
超前
超前
逆时针
逆时针
顺时针
顺时针
离心卸料条件
锥形转鼓的锥角对离心机的性能影响很大
α 生产能力 含湿量
α 物料停留时间 干燥程度 生产能
力
α 过小 物料停止在转鼓上 不能自动卸料
因此应选择合适的锥半角 ∵FC>>G
∴ 可忽略重力 G
要保证滤渣沿母线向上
移动需满足 Tc≥F
Fc*sinα≥fFc*cos α
Fc
Nc
Tc
G
F
α
三、离心卸料式离心机
∴ tgα≥f
或 α≥φ
式中,f— 摩擦系数
φ — 摩擦角
离心卸料条件
特点：
1）转鼓形式：过滤式
2）生产能力大，结构简单，操作方便，颗粒破坏小
3）对物料适应性差
4）漏料量较大
四、振动卸料式离心机
振动卸料式离心机附加有轴向振动
特点：
1） α 较小,一般 α<φ
应此仅靠离心力不能达到卸料
需加附加轴向振动力
2）物料在转鼓内停留时间较长，
可获得较干的物料
3）振动可由偏心机构机械式激振器
提供，用弹簧加大振幅
α
垂直于螺纹元件轴线
横截面的速度矢量图
工作原理 α— 方向角
β— 锥半角
α+β>φ—— 为卸料区
α+β<φ—— 为干燥区
3、特点：
1）生产能力大，物料磨损，功率消
耗少
2） Fr较小，分离效果好
3）对物料适应性好，可调节转速、
方向角和锥半角，适用于含固量大，
颗粒为 0.05~20mm的悬浮液。
4）分离形式：过滤式
α+β
α
β
β
O
公转自转
五、进动卸料式离心机
第四节 分离机
一、蝶片式分离机
重
力
分
离
不同直径的脂肪球的上浮速度
简单的沉降容器
连续分离
短沉降距离的浅容器
带挡板的分离容器
蝶
片
式
分
离
机
分
离
用
分
离
机
澄
清
用
分
离
机
分离用碟片
带
热
压
泵
的
6
效
蒸
发
器
标准化操作过程
二、管式分离机
具有高速旋转的细长转鼓
n=15000~20000 rpm
转鼓长径比, L:D=6~8
L 停留时间
Fr =13000~16000
颗粒直径,0.5~500μm
固有频率 <<工作转速
特点,1、结构简单
2、运转平稳
3、可做分离、澄清两用
4、生产能力低
第六节高速旋转轴的临界转速
一、概述
1、临界转速
如果作用于转轴的外来干扰频率（转子的转速）恰
好等于转子的固有频率，系统将发生共振，发生共振时
的转速，称为临界转速。
2、计算临界转速的目的
使离心机的工作转速避开共振区。
3、临界转速的阶数
转轴的临界转速不止一个，与系统的自由度数有关，
如果一根轴上带有一个比轴重得多的转子，为一个自由
度系统，具有一个临界转速；
二、临界转速的计算
17.04.1 ??? kk nnn 工
如果转轴带有两个转子，即为两个自由度系统，那
么具有两个临界转速。以此类推。
在临界转速中，称最小的为一阶临界转速，比他大
的为二阶、三阶,……
4、刚性轴、挠性轴
刚性轴,n工 > nk1
挠性轴,n工 >nk1
75.0
1
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2
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单自由度系统
