機械分離  (化工機械)     松山工農化工科 製作 
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機分題要 一、概論
二、
固體與固體的分離
三、
固體與液體的分離
四、
固體與氣體的分離
1、篩分
2、類析
3、浮選
4、磁分
5、沈降桶
6、道耳類析器
7、沈積桶
8、道耳稠化器
9、旋風分離器
10、袋濾器
11、靜電集塵器

Aa.bmp (230 個位元組)按 各 題 要 前 小 鈕 回 檔 頭
icon01.gif (648 個位元組)一、概論

將混合物利用不同成份間粒徑,形狀或比重等差異,藉機械外力將其分離,稱之械分離

icon01.gif (648 個位元組)二、固體與固體的分離
        1、篩分、篩分(screening
                    (1)定義:將大小不同的某物料顆粒,通過篩網,比篩網小者得以通過,
                                          比篩網大者則留在網上,而將不同粒徑的物料分離的操作
                    (2)標準篩:一系列有關篩網的篩號,孔徑及線徑的標準規格。
                             種類:有美國泰勒標準篩,日本JIS標準篩及台灣的CNS標準篩
                                      標準篩篩號(網目數)(mesh number):每吋篩網的篩孔數。
                             泰勒標準篩:以200號為基準,以√2:1的孔徑比放大成一系列篩網規格。
                              註:為了細分,在相鄰篩號之間,可插入一中間號。篩號愈大,篩孔愈小。
                                      顆粒大小的表示法:例如:通過
1/4吋的孔徑而留在1/8吋的孔徑上,可表示
                                                                                      為    (a) 通過1/4吋而在1/8吋上
                                                                                              (b) -1/4+1/8
                                                                                              (c) -1/4/1/8
                    (3)篩析實驗
                                        適合40微米以上乾物料的粒徑分離。
                                        篩盤的排列由上而下,篩號遞增。孔徑最小的篩盤置於底部。
                                        振動十數分鐘後停止,分別稱各盤物料重量。
                                        整理數據。
                    (4)篩析裝置
                                       
  
                 (5)粒徑分佈圖
                                      頻料-大小分佈圖
                                                  以各篩盤上停留物料的質量分率對平均粒徑作圖的曲線,
                                            可看出粒徑分佈情形。
                                                  註:平均粒徑一般採對數座標使細小顆粒的分佈更清楚顯示。
                                      累積-大小分佈圖
                                                  累積通過率的意義為物料「小於」某篩網孔徑的質量分率
                                                  累積殘留率的意義為物料「大於」某篩網孔徑的質量分率
                    (6)篩析裝置
                                 柵篩(grizzly
                                            § 大顆粒固體的篩分常用
                                            § 由若干平行棒編排而成,斜立於地上,使用時將物料倒於其上,
                                               小顆粒物料穿過篩 孔落於下方的承接口下者滾至末端出口,此篩
                                               為各種篩中最粗糙卻很牢固。
                                 轉筒篩(trommel
                                            § 為一稍微傾斜的圓筒,筒身鑽有篩孔,篩孔的大小分成數段,進料
                                               處較小,出料處較大,每段下方有容器收集出料。
                                            § 操作時轉筒篩會齒輪帶動而旋轉,物料由高處進入,細顆粒先被篩
                                               出,大顆粒則繼續下滑至大篩孔處篩出。
                                            § 適用於較粗物料。
                                            § 缺點:
                                                    1. 物料進口處,過粗顆粒因受更大顆粒固體之擠壓而透過篩網。
                                                    2. 最細篩網承受最多的物料,篩網壽命短。
                                                    3. 篩筒旋轉較大顆粒易至下方,而使細顆粒無法穿過篩網。
                                 擺動篩(oscillating screen
                                            § 擺動篩的構造如圖所示,篩共分成三層,上層篩孔較小,下層篩孔
                                               較大,其結構的特點是每層篩除篩網a外,尚有支撐網b三角形木塊
                                               c及橡皮球d。當篩擺動時,橡皮球來回滾動,與木塊之斜面碰撞,
                                               彈向上方的篩網,使細物料受振動而通過篩孔下墬。
                                            § 此種篩通常採用不連續性進料操作,用於輕質物料的篩分。
                                 偏旋篩(gyrating creens
                                            § 偏旋篩的構造如圖所示,由大小不同篩網上下疊成,粗篩網在上層,
                                              細篩網在底層,各層均有排出口以供卸料。
                                            § 操作時將混合物傾倒在頂部的篩網上,啟動則篩網。
                                 振動篩(vibrating screen
                                            § 振動篩的構造如圖所示,原理與偏旋篩相似,但篩網的運動是由電
                                              磁振動器造成的上下振動,由於振動的頻率大,篩分效果佳,並能
                                              使篩孔保持清潔。
                                            § 因受底部所連接的偏心輪牽動而做橢圓形旋轉運動,使篩網上物料
                                              受推動而加速分離。
                                            § 用於較粗大顆粒的篩分。
icon01.gif (648 個位元組)       2、類析classification
                    (1)定義:不同粒徑或密度的固體在流體中,將有不同的終端速度,利用此
                                    「沈降速度」的差異將固體分離的操作,稱為類析。
                    (2)種類:若以水為媒介,將固體粒子分離,可分為兩大類:
                                   水篩(sizing):物料密度相同依粒徑大小不同而分離
                                   sorting):物料粒徑相近依密度不同而分離
                    (3)原理:
                                   固體粒子在液體中沈降時,受到重力加速度作用,沈降速度會漸增加,
                                   但當速度大至某一程度時,重力、浮力及阻力三者將達成平衡,此時
                                   的沈降速度不再改變稱為終端速度(terminal velocity)。
                                   當雷諾數大於2100時,流體呈現紊流現象,c 約為定值;當雷諾數小
                                   於1時稱層流,則終端速度簡化成下式:
                    (4)常用的類析裝置
                                 沈降桶settling tank
                                        沈降桶構造如圖 所示,為一長方形有收個錐底的大桶,操作時,
                                        先將固體物料以水調配成懸浮狀,從頂部一端加入,同端並送入低
                                        速水流,則物料中顆粒大者因沈降速度快落在近處錐形底中,顆粒
                                        細者因沈降速度慢,被橫向水流帶至遠處,而與粗顆粒分離。
                                 道耳類析器dorr classlifier
                                        道耳類析器的構造如圖所示,是底部傾斜的長方形槽,槽內有兩組
                                        耙,耙上有許多刮板,可來回耙動將落在槽底的物料耙向右方卸出。
                                        操作時,物料以懸浮狀和水由中段附近加入,在流體不發生湍流的情
                                        況下,粗大或重的顆粒沈落槽底,被刮板耙至右方卸出。細小或輕的
                                        顆粒隨著水流從左方排出堰流出。
icon01.gif (648 個位元組)     3、浮選、浮選(flotation
                                 (1)定義:表面張力大者不易被水所潤濕,小者易被水潤濕,利用此表面張力
                                                 之差異而達到分離效果,叫浮選法。
                                 (2)常用的浮選裝置:係一長方形槽,槽內可分成泡沫攪拌區,泡沫分敵區及
                                                 泡沫移除區等三部分。泡沫攪拌區有強力攪拌器,由頂部通入空氣,
                                                 將上方流入的原礦粉與泡沫劑猛烈攪拌產生泡沫,上升至泡沫分離區,
                                                 純礦粉末被泡沫吸住,浮於水面,從溢流管排出,脈石粉末則下沈至
                                                 底部形成泥漿排出。
icon01.gif (648 個位元組)    4、磁分、磁分(magnetic classification
                                 (1)定義:利用物料有不同「感磁性」的原理分離
                                 (2)操作:於皮帶輸送器的尾端裝置一具有強磁性的驅動滾輪,則逆磁性物料抵
                                                 達尾端時,因向心力不夠先落下,而磁性物料為磁力所吸,至離開滾
                                                 輪磁力消失才落下。
icon01.gif (648 個位元組)三、固體與液體的分離
        1、沈積、沈積(sedimentation
                                 (1)定義:使懸浮中的微小粒子,因重力或離心力沈降成濃稠泥漿,並使上層液
                                                 澄清的操作。
                                 (2)常用的沈積裝置
                                         沈積桶
                                                     沈積桶的構造如圖所示,是一大型圓桶,桶內配有升舉式移液管。
                                                     操作時,懸浮液由右上角的加料管注入,靜置使其沈降,待桶內二
                                                     層液澄清後,由移液管調整適當高度,將澄清液排出桶外,濃漿則
                                                     由桶底閥排出,沈積桶的構造簡單,保養容易,但須採批式操作,
                                                     處理能力較低。
                                         道耳稠化器
                                                     道耳稠化器構造如圖所示,主要為一具有傾斜底之大圓桶,桶內有
                                                     旋轉的耙。操作時,懸浮液體由槽中央緩慢注入,固體漸漸下沈形
                                                     成泥漿,被旋轉耙耙向中央,從桶底的卸料閥排出。澄清液則由上
                                                     方溢流至桶外被移走。道耳稠化器可採用連續鉽操作,處理能力大,
                                                     是最常用的稠化裝置。廣泛用於污水處理、水泥製造、海水生產。
icon01.gif (648 個位元組)四、固體與氣體的分離
        1、概說:
                        工廠排出氣體中,常夾雜著許多微粒,例如煙囪廢氣中,常含有碳黑與灰塵,麵粉
                        廠中含有粉有,若不設法收集,不但有礙健康,且可能引起爆炸的危險。
                        通常稱氣流中的固體微粉為塵(dust),液體微滴為霧(mist),一般以微米(micrometer
                        量度,意義為10-6 米。
        2、常用的裝置
                        (1)旋風分離器cyclone separator
                                    旋風分離器構造如圖所示,主要為一下半部呈錐形的圓筒。操作時,氣體由
                           圓筒上方以切線方向進入筒內,速度約達30m/s,在筒內作迴旋運動,使氣流中的
                           固粒產生離心力拋向筒壁,而掉落至錐形底部排出。
                                    旋風分離器對40微米以上顆粒有99%的集塵效率,10微米左右顆粒也有7085
                           的集塵效率,是使用最廣的集塵器。
icon01.gif (648 個位元組)                     (2)袋濾器bag filter
                                    袋濾器的構造如圖15-15所示,有一直立的方形濾箱,箱內垂直並立數十支圓
                           筒狀的布袋。操作時,含塵氣體先引導至布袋內,利用壓差使淨化空氣滲透過布袋,
                           由管道排出;灰塵則被阻擋於布袋內側,由於布袋的搖動,使灰塵自布袋中掉落
                           至貯料鬥。袋濾器可有效的排除0.1微米以上的灰塵,工業上常與旋風分離器
                           連接使用,以提高經濟效率。
                        (3)靜電集塵器electrostatic separator
                                    此法係利用靜電引力將氣流中固體粒子沈折於電極上而達到集塵目的。當固
                           體粒子之氣體通過一強電場時,粒子即受電場感染而成帶負電荷的粒子,此離子
                           化的粒子,即急速被陽極性的接地電極吸引而沈析出。
                                    操作時,含塵氣體從集塵室一側進入,在兩集塵極間的氣體,因為負電極表
                           面有極高的電荷密度,會被電離化而帶電荷,其中帶正電的離子立刻被負極吸引,
                           而帶負電的氣體離子則被兩側的集塵極吸引而移動,在半途中和氣體中的灰塵粒
                           子衝突,而使粒子帶負電,帶電粒子繼而移向集塵極,放電後附著於電極表面。
                           清淨氣體從廂房另一側移出。集塵極表面的灰塵每隔一段時間以振動器捶打,
                           使其掉落底部而被移走。
                           靜電集塵器移除粒子的細度可達0.01微米,但設備費及操作費用均高。