利用離心力分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械，又稱離心機。它主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開（例如從糖蜜中分離出砂糖結晶），或將乳濁液中兩種密度不同又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)。離心分離機也可排除成件濕固體中的液體，例如用洗衣機甩幹濕衣服。特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物，例如濃縮分離氣態六氟化鈾。利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機可對固體顆粒按密度或粒度進行分級級。離心分離機大量應用於化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
簡史 中國古代，人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉甩動陶罐，產生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液，這是離心分離原理的早期應用。工業離心機誕生於歐洲。19世紀中葉先後出現紡織品脫水用的三足式離心機和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機（見過濾離心機）。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。由於卸渣機構的改進，20世紀30年代出現瞭連續操作的離心機，間歇操作離心機也因實現瞭自動控制而得到發展。1879年，瑞典的C.G.P.de拉瓦爾發明第一臺從牛奶中分離奶油的分離機，它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。後來轉鼓內增加瞭軸向疊置的圓錐形碟片，使分離效果顯著改善，並增大瞭處理能力，這一技術進展導致碟式分離機迅速發展。離心分離機的轉速則逐漸由低速向高速發展，轉鼓直徑也逐漸增大，改善瞭分離效果，提高瞭處理能力。
分類 工業用離心分離機按結構和分離要求分為過濾離心機、沉降離心機和分離機3類（見表）。分離機僅適用於分離低濃度懸浮液和乳濁液，包括碟式分離機（見彩圖）、管式分離機和室式分離機。
離心分離機分類表
碟式分離機
作用原理 離心分離機（圖1）有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，通常由電動機驅動。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，被迅速帶動與轉鼓同速旋轉，在離心力作用下各組分分離，並分別排出。通常，轉鼓轉速越高，分離效果也越好。
離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。①離心過濾（圖2a）：懸浮液在離心力場下產生的離心壓力，作用在過濾介質(濾網或濾佈)上，使液體通過過濾介質成為濾液；而固體顆粒被截留在過濾介質表面，形成濾渣，從而實現液-固分離。過濾型轉鼓圓周壁上有孔，在內壁襯以過濾介質。②離心沉降(圖2b)：利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實現液-固(或液-液)分離。沉降型轉鼓圓周壁無孔。圖3為4種典型的沉降型轉鼓。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，固體顆粒(或密度較大的液體)向轉鼓壁沉降，形成沉渣（或重分離液）。密度較小的液體向轉鼓中心方向聚集，流至溢流口排出，成為分離液（或輕分離液）。圖3a、c、d中的轉鼓均為間歇排渣，適用於含固體顆粒粒度較小、濃度較低的懸浮液或乳濁液分離；圖3b的轉鼓用螺旋連續排渣，可分離固體顆粒濃度較高的懸浮液。在具有多層圓錐形碟片的轉鼓中，液體被碟片分成若幹薄層，縮短瞭沉降分離的距離，使分離加快，改善瞭分離效果。
另一類實驗分析用的分離機，可進行液體澄清和固體顆粒富集或液-液分離，分離粒度達0.1～0.5微米。常用的試管分離機(圖4)轉速為3000～20000轉/分，裝等量料液的玻璃試管對稱插入擺架或角形轉子的凹穴中，在離心力作用下料液在試管內沉降分層。超高速分析用分離機采用小直徑沉降轉鼓。這類分離機有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結構型式。
影響分離的因素 衡量離心分離機分離性能的重要指標是分離因數F r。它表示被分離物料在轉鼓內所受的離心力與其重力的比值，分離因數越大，通常分離也越迅速，分離效果越好。工業用離心分離機的F r為100～20000，超速管式分離機的F r高達62000，分析用超速分離機的F r最高達610000。決定離心分離機處理能力的另一因素是轉鼓的工作面積，工作面積大處理能力也大。
過濾離心機和沉降離心機，主要依靠加大轉鼓直徑來擴大轉鼓圓周上的工作面；分離機除轉鼓圓周壁外，還有附加工作面，如碟式分離機的碟片和室式分離機的內筒，顯著增大瞭沉降工作面。此外，懸浮液中固體顆粒越細分離越困難，濾液或分離液中帶走的細顆粒會增加。在這種情況下，離心分離機需要有較高的分離因數才能有效地分離。懸浮液中液體粘度大時，分離速度減慢。懸浮液或乳濁液各組分的密度差大，對離心沉降有利，而懸浮液離心過濾則不要求各組分有密度差。
選用 選擇離心分離機須根據懸浮液(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體（或兩種液體）的密度差、液體粘度、濾渣（或沉渣）的特性以及分離的要求進行綜合分析，滿足對濾渣（沉渣）含濕量和濾液（分離液）澄清度的要求，初步選擇采用哪一類離心分離機。然後按處理量和對操作的自動化要求，確定離心機的類型和規格，最後經實際試驗驗證。通常，對於含有粒度大於0.01毫米顆粒的懸浮液可選用過濾離心機；對於懸浮液中顆粒細小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機；對於懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時，應選用分離機。過濾離心機可獲得較幹的濾渣，並可洗滌濾渣。如采用刮刀卸渣時，有些顆粒會破碎。一種離心分離機不能滿足分離的幾項要求時，可選幾種離心分離機配合使用。
研究和發展 離心分離機的研究和發展趨勢是：①強化分離性能，包括提高轉鼓轉速；在離心分離過程中增加新的推動力；加快推渣速度；增大轉鼓長度使離心沉降分離的時間延長。②發展大型的離心分離機，主要是加大轉鼓直徑和采用雙面轉鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設備投資、能耗和維修費降低。③改進卸渣機構使操作連續化。④增加專用和組合轉鼓離心機，以滿足特殊的和多項的分離要求。⑤理論研究方面，主要研究轉鼓內流體流動狀況和濾渣形成機理，研究最小分離度和處理能力的計算方法。復雜形狀轉鼓的應力分佈和強度計算的研究。⑥研究離心分離過程最佳化控制技術。
參考書目
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