3.1.2螺旋的头数

螺旋叶片可以是单头，双头，多头。每当螺旋的头数增加一倍时，螺旋的输渣效率也相应的增加一倍，但随着螺旋头数的增加，大大降低了沉降的效果。[5]本装置采用的是单头。 3.1.3螺距

离心机在转鼓对应的柱段采用距形式，螺距为120mm。在转鼓对应的锥段采用变螺距形式，锥段螺距从120—100mm。

螺旋推料器在锥段采用变螺距的方式，目的是增加沉降时间，提高分离效果。 3.1.4推料器与转鼓的间隙

本设计中，螺旋推料器的外圆面与转鼓的内圆面同心，两者之间应有0.5mm—2.5mm的间隙，间隙越小越利于工作效率。但如果间隙太小，可能会使螺旋推料器的叶片与转鼓内表面发生摩擦，出现事故。[6]本装置取值为1.5mm。 3.1.5叶片与转鼓内表面母线的关系

通过资料可以发现，工业用离心机的螺旋叶片一般选择垂直于转鼓壁内表面设计，它比选择叶片垂直于转鼓轴线要节省很多功率。本设计中采用叶片垂直于转鼓内表面母线。

3.1.6螺旋输送器叶片的选择

螺旋叶片选用连续整体螺旋叶片，叶片厚度8mm。螺旋输送器的圆柱段半径为175mm。

材料与转鼓的材料相同，都是采用1Cr18Ni9Ti不锈钢。为了增加叶片的耐磨性，需要对叶片的推料面进行硬化处理，采用在叶片表面喷涂30%镍基碳化钨硬质合金。 3.2进料口直径的确定

由计算可知，本项目的离心机生产能力为：Q=38错误！未找到引用源。m3/h.

根据水的流速为：u=1-2m/s，取物料流速为：u=1.5m/s

A=Q/U=0.00556m2 d2=4A/π d=0.095m

圆整后为d=65mm。 螺旋输送器结构参数：

螺旋内筒半径:d=175mm; 螺距：s=120mm; 叶片厚度：8mm；

推料器与转鼓的间隙：1.5mm。

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3.3 差速器的选择

本装置采用2K-H型渐开线行星齿轮差速器。该差速器噪音小，便于维修。

4.卧螺离心机工艺计算

4.1 分离因数的计算

分离因数是卧螺离心机分离能力的主要指标，也是卧螺离心机性能的重要标志之一。分离因数值愈大，物料受的离心力愈大，分离效果也就愈好。

分离因数为是被分离的物料在离心力场中所受的离心力与它所受的重力的比值，即

Fcmw2RRw2 （） Fr???Gmgg式中 m——离心力场中物料的质量（kg）

w——转鼓的角速度：w=2πn/60=262rad/s R——转鼓内半径：R=300mm 将上述数据代入可得分离因数：

Fr?2100

通过上述各式可以找到提高分离因数的方法。可以看出，分离因数Fr与转鼓半径R成正比，因此增大转鼓尺寸时Fr值增长比较平缓，但是在增大转鼓半径后，转鼓的应力将会受到较大影响，而分离因数Fr与转鼓转速n成平方关系，提高转速时，分离因数增长很快。高速离心机的结构特点可以总结为转速高、直径小、分离因数大。分离因数的提高并不是任意限制的，其极限值取决于转鼓的机械强度。 4.2 生产能力计算

悬浮液通过进料口进入卧螺离心机转鼓后，轻相沿转鼓轴向流动至溢流口处排出，其中的重相随轻相作轴向移动外，还在离心力作用下沿径向沉降。较小的颗粒由于沉降速度比较慢，沉降到鼓壁所需的时间比较长。所以沉降离心机的生产能力，应理解为能将分离的最小固相颗粒沉降在鼓内。这样，分离因数一定的同一个卧螺离心机，对不同的物料或者同一物料在不同的分离要求下，生产能力也是不同的。卧螺离心机的生产能力取决于轻相的轴向流速和粒子的离心沉降速度。[7]

卧螺离心机的生产能力是指在满足分离液澄清度或沉渣含湿量要求前提下的进料流量。

用∑理论计算生产能力，它是安布勒于1952年提出用以计算离心机的生产能力，所跟据的是“活塞式\流动特性，由于它的表达式简单，概念明确，所以一直被沿用至今。

柱锥形转鼓的卧螺离心机的生产能力为：

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Q?ζvg?f(k0)?Δ??式中 ζ——修正系数，??16.64??????f? ?

?de???0.3674； ?L?0.3359 ?s——固相密度，?s?1350kg/m3；

?f——液相密度，?f?1085kg/m3；

??——固、液相密度差，???445kg/m3；

de——临界颗粒直径，de?10?10?6m；

L——沉降区长度，L=1.264m；

vg——重力沉降速度，vg?kde2??ρg2de； 18μs； ?——黏度，??8.1?10?4Pa·?πw23r1?R2?2Rr122)]； ——当量沉降面积，??g[H2(1.5R?0.5r1)?H1(62?——转鼓速度，；ω=2πn/60=262rad/s

H2——柱段转鼓长度，H2=1.05m; H1——圆锥段转鼓长度，；H1=0.758m;

R——转鼓的内半径，R?D/2=0.3m；

r1——溢流层表面半径，r1=0.54m；

f?k0?与k0?r1R有关的函数，f?k0??将上述各数据代入各式可得：

修正系数：错误！未找到引用源。 重力沉降速度：vg?kde2?当量沉降面积：

π?1572Σ?9.8?2907m21k0?1?k0?错误！未找到引用源。 21?k0?k0lnk0Δ?2de?2.991×10-5m/s 错误！未找到引用源。 18μ??3?0.252?0.32?2?0.3?0.25??22?1.8??1.5?0.3?0.5?0.25??0.967????

6????错误！未找到引用源。f?k0??1k0?1?k0??0.78

21?k0?k0lnk0将上述数据代入即可得离心机的生产能力Q：

Q??vg?f(k0)=38.282m3/h

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考虑到其他影响因素，则本项目的离心机实际生产能力为：Q=38 m3/h。

4.3 电动机的选择

通过查阅《机械设计课程设计手册》 Y系列三相异步电动机技术数据，本装置最终选择Y225M-2型电动机。

5.强度校核

5.1 转鼓的强度校核

5.1.1离心力场中物料的液体压力

当卧螺离心机工作时，处于转鼓中的轻相和重相，在离心力场的作用下，将给转鼓内壁造成相当大的压力，称为离心液压。[8]离心液体压力随着转鼓半径上的变化是从液环内表面的零值到转鼓壁达最大值，根据《化学工程手册》可知物料对筒壁的压力计算公式如下：

γ2Rγw222Pc?w?rdr?(r?r1)

r1g2g式中 Pc——离心液压，?kgf/m2?；

?——转鼓内被分离物料的重度 ，?kgf/m2?；

?——转鼓的回转角速度，?rad/s?；

r——转鼓内表面半径，?m?；

r1——转鼓内物料环的半径 ，?m?；

g——重力加速度 ，m/s2。

??当转鼓转速变得很大时，液面与转鼓平行的同心圆柱面，此时r1可以近似于常数.

在本离心机项目中：

?——转鼓内被分离物料的重度， ??1530?kgf/m2?；

?——转鼓的回转角速度 ，??r——转鼓内表面半径，r?2?n?157?rad/s?； 60D?300?mm??0.3?m?；

2D1——转鼓内物料环的内径，D1?500?mm?；

r1——转鼓内物料环的半径r1?D1?250 ?mm??0.25?m?

。2将上述数据代入可得物料对筒壁的离心液压：

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