离心分离器内部结构对颗粒分类性能的影响
Tetsuya Yamamot1 , Natsuko Watanabe , Kunihiro Fukui , Hideto Yoshida
（1. 广岛大学 化工系， 广岛县 739-8527）
摘要：这项研究探讨了离心分离器内部结构对颗粒分类性能的影响。离心分离器有如下典型的内部结构：由两个正交板组成的叶片，其被插入离心分离器中以产生刚性的流体和颗粒旋转。本研究的结果表明，通过将圆筒连接到传统叶片的中心，离心分离器的性能得到显著的改善。通过将圆筒附接到离心分离器的中心来改进分离器可以防止浆料中的颗粒通过离心分离器的中心轴线。因此，颗粒受到更大的离心力。实验和理论结果均表明颗粒分类性能随着圆筒半径的增加而增大。因此，将圆柱形刀片附接到离心分离器的中心可以有效且高效地收集极小分类的细颗粒是显而易见的。
关键词：离心分离器；分类；圆筒；粒径
1.简介
离心分离器可以在包含液体系统的流体和颗粒上施加高达约50,000g的力。因此，离心分离器广泛用于生物学，矿物质和胶体的研究，以在短时间内从产品中除去杂质。最近，诸如电子，半导体和医学等行业已经开发出需要单分散纳米颗粒的技术。所以，发展对纳米颗粒进行分类的技术非常重要。迄今为止，已经开发了基于施加强离心力的分类技术用于分类纳米颗粒，因为传统的分类设备，例如旋风分离器和水力旋流器[1-7]是无效的。在最近对离心分离器的研究中，我们观察到离心分离器中的死区降低了分类性能[8]。此外，改进出口结构以减少死区则增强了分类性能[9]。
在本研究中，我们着重于离心分离器内部结构对其分类性能的影响。我们假设将圆柱形刀片放置在离心分离器的中心可以减少死区并提高分级性能。
2. 实验程序和理论
2.1. 离心分离器装置和实验程序
图 1说明了本研究中使用的离心分离器系统。离心分离器通过连接在其顶部的电动机以极高的速度旋转。泵将原浆从浆料罐移动到离心分离器的底部。其温度和分散度由加热器，搅拌器，超声波均质机（VC750，SONICS＆MATERIALS，INC）和珠磨机[10]（UAM-015，Kotobuki Industries Co.，LTD.）控制。浆料中的颗粒经受强离心力场，使分离器中颗粒的分级。细颗粒被从分离器的顶部收集，粗颗粒保留在分离器中。本实验系统中使用的条件列于表 1中。
本研究中使用的离心分离器的尺寸如图 2a所示。图 2b和c示出了传统叶片和圆柱形叶片的细节，它们被插入离心分离器中以产生刚性流体和颗粒旋转。传统叶片的缺点是靠近中心轴线的颗粒不能承受较大的离心力。结果，甚至较大的颗粒也不能聚集在隔板壁上。相反，当圆柱形刀片位于离心分离器的中心时，圆柱体防止颗粒通过分离器的中心轴线，从而消除了分离器内死区的形成。预计离心分离器内部结构的这种改进将改善分级性能。
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