Máy ly tâm - phân ly Máy ly tâm - phân ly Bởi: Văn Minh Nhựt MÁY LY TÂM - PHÂN LY QUÁ TRÌNH LỌC LY TÂM - LẮNG LY TÂM Quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn- lỏng lỏng-lỏng thành cấu tử riêng biệt gọi trình ly tâm Máy để thực trình gọi máy ly tâm Trong trình ly tâm lắng lọc, nguyên liệu chuyển động quay với rôto máy Lực ly tâm làm cho cấu tử có khối lượng riêng khác phân lớp theo hướng gia tốc trường lực Thành phần có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa tâm nhất, còn phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở tâm của rôto Tùy theo cấu tạo bề mặt rôto mà trình ly tâm tiến hành theo nguyên tắc lọc ly tâm hay lắng ly tâm Do có hai loại máy ly tâm: máy ly tâm lắng máy ly tâm lọc Lắng ly tâm Nguyên lý làm việc của máy ly tâm lắng 1/11 Máy ly tâm - phân ly Quá trình lắng ly tâm: Lắng huyền phù và phân riêng nhũ tương Rôto của máy ly tâm lắng có dạng hình trụ, kín, thành của rôto không có đục lỗ Khi rôto quay tác dụng lực ly tâm, huyền phù hay nhũ tương phân thành lớp riêng biệt tùy theo khối lượng riêng Lớp khối lượng riêng lớn sát thành rôto, lớp có khối lượng riêng nhỏ phía trongLy tâm lắng gồm hai trình: trình lắng pha rắn tiến hành theo quy luật thủy động lực học; trình nén bã tiến hành theo qui luật học Quá trình lắng máy ly tâm khác trình lắng trường trọng lực Lắng trường trọng lực, vận tốc lắng coi vị trí khác gia tốc trọng trường không phụ thuộc vào tọa độ rơi - hạt lắng theo phương song song với Trong trường lực ly tâm vận tốc lắng gia tốc ly tâm thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gốc ω bán kính quay r (a= ω2r), hạt lắng theo phương đường kính rôto Lọc ly tâm Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn tương đối lớn Trên thành rôto máy ly tâm học khoan nhiều lỗ làm lưới Ðường kính lỗ thành rôto thường giới hạn 3-8 mm Bên thành rôto có lưới có kích thước nhỏ để lọc hạt huyền phù Nếu đường kính hạt rắn 1-2 mm, vách ngăn làm thép mỏng khoan lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1- 1,5 mm Nếu hạt rắn nhỏ phải dùng lưới kim loại có lỗ hình vuông với kích thước lỗ lưới 0,1-0,5 mm Nếu kích thước hạt rắn nhỏ dùng lớp vải bằng sợi bông, sợi gai hoặc len v.v 2/11 Máy ly tâm - phân ly Quá trình lọc ly tâm bằng lưới lọc (vách ngăn lọc) PHÂN LOẠI MÁY LY TÂM Có thể phân loại máy ly tâm theo dấu hiệu khác nhau: • Theo trình phân ly: máy ly tâm lắng; máy ly tâm lọc • Theo phương thức làm việc: máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm làm việc liên tục máy ly tâm tự động • Theo kết cấu phận tháo bã: máy ly tâm tháo bã dao; máy ly tâm tháo bã vít xoắn; máy ly tâm tháo bã pittông • Theo giá trị yếu tố phân ly phân máy ly tâm thường máy ly tâm siêu tốc • Theo kết cấu trục ổ đỡ phân ra: máy ly tâm ba chân máy ly tâm treo MÁY LY TÂM LỌC Các máy ly tâm làm việc gián đoạn Máy ly tâm ba chân Ðây loại máy làm việc gián đoạn, tháo bã tay, dao khí động, thường dùng để ly tâm huyền phù chứa hạt rắn nhỏ, trung bình hoặc làm khô bã lọc Máy gồm có rôto bao bọc vỏ Thân máy gắn với vỏ đặt lò xo cánh 120O Ðộng lắp trân thân máy nối với bánh đai phía truyền sang trục máy làm quay rôto Ưu điểm máy làm việc với tải trọng lệch tâm tương đối lớn nhờ có lò xo giảm chấn Ðiểm treo kết cấu nằm trọng tâm phần treo nên làm việc máy ổn định Trục máy ngắn nên máy gọn, chắn, tiện lợi cho việc tháo bã tay 3/11 Máy ly tâm - phân ly Nhược diểm máy ổ trục phận truyền động đặt nên dễ bị ăn mòn hoá học Máy ly tâm làm việc gián đoạn tháo bã dao Máy ly tâm kiểu treo Loại máy dùng để phân riêng huyền phù mịn trung bình, thường dùng nhà máy đường, nhà máy hoá chất, thực phẩm v.v Máy gồm có rôto ghép với đầu trục quay Khe hở nan hoa lỗ tháo bã Khi máy làm việc chóp đậy kín đáy rôto Khi tháo bã dừng máy nâng chóp lên, đồng thời dùng dao để cạo bã xuống qua lỗ nan hoa Ưu điểm loại máy ổ trục phận truyền động không bị chất lỏng ăn mòn, việc tháo bã tương đối nhẹ nhàng nhanh loại Vì máy ly tâm làm việc với số vòng quay lớn nên dù ngắt điện, trục quay quay quán tính lâu Ðể nhanh chóng dừng máy ta phải dùng cấu phanh hãm Ðối với máy ly tâm treo, ổ trục đảo xung quanh phương thẳng đứng phanh, cấu phanh phải cấu tạo cho phanh áp lực gây hai phía phanh phải Ðể khắc phục nhược điểm tháo bã tay nặng nhọc, suất thấp người ta chế tạo loại máy ly tâm treo tháo bã tự động Loại máy khác máy ly tâm treo bình 4/11 Máy ly tâm - phân ly thường phần có dạng hình nón với góc nghiêng lớn góc rơi tự nhiên bã Khi rôto dừng lại bã tự trượt xuống theo thành nón khỏi rôto Máy ly tâm nằm ngang tháo bã dao Các loại máy ly tâm đây, lúc tháo bã phải hãm máy, thời gian tiêu hao lượng vô ích Loại máy ly tâm nằm ngang tháo bã dao làm việc gián đoạn tất giai đoạn tự động hoá nên thời gian chu kỳ ngắn loại tháo bã tay Máy ly tâm tháo bã dao có cửa tháo đáy Sau mở máy cho rôto quay cho huyền phù vào rôtô theo ống tiếp liệu (trên ống có lắp van đặc biệt) Sau huyền phù vào đủ lượng yêu cầu van đóng lại xảy trình ly tâm Lớp bã rôto ngày dày lên đảm bảo chiều dày quy định xy lanh lực hạ pittông xuống kéo theo dao cạo bã, cạo thành lớp mỏng rơi xuồng máng hứng phía Như dao lấy bã cách gián đoạn chuyển động xoay dao nhờ chuyển động tịnh tiến pittông Các máy ly tâm làm việc liên tục Trong máy ly tâm làm việc liên tục, huyền phù (hay nhũ tương) liên tục cho vào, nước bã liên tục lấy Loại gồm có loại máy ly tâm khác Máy ly tâm nằm ngang làm việc liên tục, tháo bã pittông 5/11 Máy ly tâm - phân ly Ưu điểm chủ yếu loại máy làm việc liên tục nên suất cao So với máy ly tâm tháo dao có kết cấu gọn, hơn, lượng tiêu thụ đơn vị sản phẩm nhỏ Tuy nhiên máy có số nhược điểm kết cấu phức tạp, tiêu tốn lượng không theo thời gian, lưới lọc chóng mòn bị ma sát với pittông đẩy bã Loại máy ly tâm dùng để ly tâm huyền phù đặc (50% pha rắn trở lên), kích thước hạt khoảng 0,04-0,12mm Thường dùng để ly tâm huyền phù mà pha rắn dạng tinh thể (NH4)2SO4, NaCl, CaSO4 ,v.v Máy gồm có pittông lắp chặt lên đầu cần đẩy, đầu cần đẩy lắp pittông xylanh lực điều khiển dầu khí nén Cần đẩy nằm trục rỗng, đầu trục rỗng lắp chặt rôto, đầu lắp bánh đai chuyển động Cần đẩy quay với trục rỗng để phân phối huyền phù, đồng thời chuyển động tịnh tiến qua lại 12-16 lần/giờ để đẩy bã khỏi roto Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm lọc làm việc liên tục có piston đẩy pha rắn Máy ly tâm tháo bã lực ly tâm Máy ly tâm tháo bã lực ly tâm gồm có roto lọc hình côn, lắp công-xôn trục thẳng đứng, trục quay ổ đỡ Ổ đỡ đặt giảm chấn cao su Rôto quay nhờ động qua phận truyền động đai Nguyên liệu liên tục chảy thành dòng vào rôto hình côn Do tác dụng lực ly tâm, huyền phù di chuyển dọc theo lưới lọc roto Chất lỏng tách qua lỗ lưới rôto, bã rửa làm khô Thành phần lỏng vào phận chứa hình 6/11 Máy ly tâm - phân ly vành khăn, phần bã rắn chuyển động lên văng khỏi rôto đưa vào thùng chứa Máy ly tâm liên tục rô to hình nón tự tháo bã Góc nghiêng rôto lọc phải bảo đảm cho huyền phù chuyển động lên phía trên, tác động áp suất phần nguyên liệu đưa vào Lỗ lưới lọc roto lọc hình côn dạng khe có chiều rộng khoảng 0,04-0,15mm Vì mà sức cản lưới lọc lớn, tương đương với sức cản bã (có chiều dày khoảng vài milimet) MÁY LY TÂM LẮNG Máy ly tâm lắng nằm ngang tháo bã vít xoắn Loại dùng để phân ly huyền phù mịn có nồng độ trung bình lớn Trong công nghiệp thực phẩm loại máy dùng để tách tinh bột khỏi nước quả, ngành công nghiệp khác dùng để phân riêng pha rắn pha lỏng Máy gồm có hai rôto Rôto có dạng hình nón hoăc trụ-nón, rôto có dạng hình trụ mà mặt có gắn vít tải Rôto rôto quay chiều rôto quay chậm rôto 1,5-2 % (khoảng 20-100vg/ph) nhờ hộp giảm tốc vi sai Rôto có đục lỗ để dẫn huyền phù nhập liệu Góc nghiêng phần hình nón rôto khoảng 9-10O Quá trình lắng xảy khoảng không gian hai rôto, bã bám vào mặt rôto vít tải đẩy phía cửa tháo bã Nước phía ngược lại, chảy qua cửa đáy Trong phần rôto không bị ngập nước, bã vừa đưa khỏi rôto vừa làm khô 7/11 Máy ly tâm - phân ly Máy ly tâm lắng liên tục tháo bã vít xoắn Có thể điều chỉnh chế độ làm việc máy cách thay đổ số vòng quay thay đổ chiều dài lắng ta xoay cửa chảy tràn Lỗ chảy tràn gần trục quay lớp nước sâu, chiều dài lắng dài, lắng hạt có kích thước nhỏ Ưu điểm máy phân ly huyền phù mịn, suất lớn Nhược điểm tốn nhiều lượng để tháo bã, tổn thất hộp giảm tốc vi sai lớn, bã bị vụn nát, nước lẫn nhiều hạt rắn; máy làm việc nặng nề, ồn Máy phân ly siêu tốc loại dĩa Máy phân ly siêu tốc loại dĩa có nhiều loại: loại hở, loại kín, loại nửa kín, loại tháo bã tay ly tâm Ðây nhóm có nhiều máy loại máy ly tâm siêu tốc Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để phân li huyền phù có hàm lượng pha rắn nhỏ phân ly nhũ tương khó phân ly Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để tách bơ sữa, tinh luyện dầu thực vật lắng chất béo Bộ phận chủ yếu máy rôto gồm dĩa chồng lên với khoảng cách thích hợp Nếu phân li nhũ tương dĩa có khoan lỗ, dĩa lỗ phải nằm đường thông thẳng đứng, qua sản phẩm ban đầu vào khe hở dĩa Khoảng cách dĩa 0,4-1,5mm Dĩa giữ nhờ gân mặt dĩa Ðộ nghiêng dĩa nón cần đủ đảm bảo để hạt vật liệu trượt xuống tự (thường góc nửa đỉnh nón từ 30-500) 8/11 Máy ly tâm - phân ly Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa Máy làm việc gián đoạn liên tục Máy làm việc gián đoạn trường hợp tháo bã tay Do dung tích khoảng không gian lớp bùn phân li không lớn nên máy ly tâm tháo bã tay sử dụng hiệu thành phần hạt lơ lửng đến 0,05% thể tích Ưu điểm loại mức độ phân ly cao, thể tích roto lớn Nhược điểm cấu tạo lắp ráp khó, với môi trường ăn mòn 9/11 Máy ly tâm - phân ly Máy ly tâm lắng làm huyền phù Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn thường dùng phân riêng huyền phù có hàm lượng pha rắn ít, kích thước pha rắn nhỏ, nhẹ Không dùng để phân li nhũ tương Trong công nghiệp thực phẩm, máy phân li siêu tốc loại ngăn thường dùng làm nước quả, làm rượu, bia, tách tạp chất dầu thực vật, xăng, sơn dầu bôi trơn Máy gồm có roto lắp trục quay thẳng đứng Phía roto đặt vách ngăn hình trụ đồng tâm.Huyền phù cho vào ống nhập liệu qua không gian ngăn roto Dưới tác dụng lực ly tâm, pha rắn lắng thành ngăn tháo dừng máy Nước dẫn qua rãnh bố trí ngăn Loại dùng phân riêng huyền phù mịn (không phân riêng nhũ tương), thí dụ tách tạp chất dầu, xăng, loại sơn, nước v.v Máy thường quay với số vòng quay 5000-10000 vg/ph, với số ngăn từ 5-10 Máy đảm bảo hai nguyên tắc: tăng chiều dài lắng giảm chiều dày lớp chất lỏng nên giảm lượng hạt rắn theo nước Máy làm việc liên tục vách ngăn chứa đầy bã dừng máy tháo bã tay Máy ly tâm siêu tốc loại ống 10/11 Máy ly tâm - phân ly Ðây loại máy có roto nhỏ dài để phân riêng huyền phù nhũ tương Ðường kính roto vào khoảng 200 mm, tỉ lệ chiều dài roto với đường kính khoảng 5-7 Nếu máy dùng để phân riêng huyền phù đầu roto (nắp roto) có lỗ để nước ra, bã giữ lại thành roto tháo tay Nếu máy dùng phân riêng nhũ tương nắp rôto có hai lỗ thoát: lỗ gần trục để thoát pha nhẹ, lỗ để thoát pha nặng Nhũ tương đưa vào rôto áp suất 0,25-0,3 at qua dĩa phân phối khoảng không gian roto chắn (được gắn dọc theo chiều dài roto, gồm ba cách 120o) Khi phân ly nhũ tương cho pha nặng pha nhẹ không trộn lẫn dùng tách cho bán kính lớp phân chia phải nằm vành khăn tách Máy ly tâm siêu tốc loại ống 11/11 [...].. .Máy ly tâm - phân ly Ðây là loại máy có roto nhỏ và dài để phân riêng các huyền phù và nhũ tương Ðường kính của roto vào khoảng 200 mm, tỉ lệ giữa chiều dài roto với đường kính của nó khoảng 5-7 Nếu máy dùng để phân riêng huyền phù thì đầu trên của roto (nắp roto) chỉ có một lỗ để nước trong đi ra, còn bã được giữ lại trong thành roto và được tháo ra bằng tay Nếu máy dùng phân riêng nhũ... Nhũ tương đưa vào rôto dưới áp suất 0,25-0,3 at qua dĩa phân phối và đi ra khoảng không gian giữa roto và các tấm chắn (được gắn dọc theo chiều dài của roto, gồm ba tấm cách nhau 120o) Khi phân ly nhũ tương cho pha nặng và pha nhẹ không trộn lẫn nhau thì dùng tấm tách sao cho bán kính lớp phân chia phải nằm trong vành khăn của tấm tách Máy ly tâm siêu tốc loại ống 11/11