卧螺离心机的结构、原理以及在分离蛋白中的应用
一、离心的受力分析
卧螺离心机在分离蛋白工艺中的作用是实现固液两相的分离。在离心机中，悬浮在溶液中的固体颗粒受到离心力以及与此相反的浮力和流动阻力的作用而沉降，物料得以分离正是其上述各个力的综合效果。
其中，离心力是一个机械参数，浮力取决于液体密度，流动阻力取决于颗粒的尺寸、形状以及液体的黏度。在分离蛋白生产中，液体的黏度主要受温度影响。液体与沉降的固体所产生的摩擦力以及螺旋旋转的旋流和转筒旋转产生的搅动，产生一个综合性的动力效应，对离心机内的半静态沉降产生强烈的效果。
二、离心机的构造
离心机如图，主构件是一个高速旋转的转鼓，提供离心力。液料由一根长管引入转鼓内，由于机件的转动摩擦接触而被加速旋转。在离心力作用下，固相沉积在转鼓壁上，而液相由溢流孔溢出，另一端，转鼓直径逐渐缩小到小于溢流孔那端，并设置径向卸料口。为使固相顺利排出，转鼓内安置了一个螺旋推进器。我们可先假设螺旋和转鼓同速运转。螺旋把进入转鼓内的液料的轴向运动转化为螺旋运动。当流量不变，螺旋运动引起液料运动路线变长，同时增加了流速。当一个相对于转鼓较小的转速加到螺旋时，就产生了一个将固相推到转鼓锥段的推动力。
三、可调机械参数对分离的影响
3.1转鼓转速n
转数受机械本身诸多限制，有一个***大值。转鼓转速的平方和分离因数成正比。
分离因数f=离心力/重力=mω2 R /mg= R (2πn/60)2/g= R n2/900,上式中，R为转鼓半径,n为转鼓转速。如二车间的S2，直径为500mm,***高转速为3800rpm/min，则分离因数为：0.25×38002/900=4011和铭牌上的分离因数（4000）相符（微小差别是因为壁厚而使半径减小）。
在可调范围类，随转数提高，沉降速度增加，但同时搅动也大，因此，并不是转速越高，分离效果越好。
3.2差转速△n
差转速的计算公式为：na=i△n+nb
其中，na为螺旋转速，nb为转鼓转速，i为传动比（根据差速器种类不同，传动比有正负号之分）。
公司螺旋转速低于转鼓转速，属滞后，传动比***值一般为255 。
差转速应根据处理量、进料浓度、固相黏度、以及对清夜含固量和沉渣含水率的不同要求而选择。
假定进料浓度不变，进料量不变，液料的性质在环境不变的情况下，差转速的变化将会引起：
1、沉降在转鼓中的固相厚度
2、沉渣在干燥区的停留时间、受挤压程度和沉渣含水率
3、搅动程度，因此影响液相的含固率。
一般来说，随差转速增大，固相的含水率增大，而固相的回收率有一个***佳值。因差转速过小，固相太厚，液体流动时易把固相带出，而使固相的回收率降低，同时，液相中的含固量增加。差转速过大，转鼓内搅动太大，而使固相不易沉降。
3.3溢流半径r
溢流半径的改变直接影响转鼓内液池的深度h,它与液池的深度的关系式为：r=R-h，其中R为转鼓半径。由此我们知道，溢流半径变大，液池深度变小，溢流半径变小，液池深度变大。
另外溢流半径也能影响到转鼓的干燥区长度，关系式为：L=（r-r1）/sinα，其中r1为卸料口半径（数值是确定的），α为转鼓锥半角（数值是确定的）。由此，当溢流半径变大时，湍流效应增大，转鼓的干燥区变长，清夜含固率变大，固相含水率变小。但是溢流半径处也就是固相脱离液池处，当溢流半径大，固相脱水时的离心力就大,渣容易回流沿圆周运动,不进行轴向移动,造成不能输渣。同时即使固相出水了也因半径大离心力大造成输渣困难。所以一般情况下,在首先满足能顺利排出固相的前提下,再根据其他要求合理选择液池半径大小。
沉渣在脱水干燥区的停留时间t,可由下式得出
r，r1——分别为溢流半径和卸料口半径
△ω——转鼓与螺旋推料器的角速度差，△ω=π△n/30
λ——螺旋升角
α——转鼓锥半角
δ1——固相沿锥转鼓壁滑动方向与垂直于锥转鼓轴线的径向平面间的夹角
简化此式，令30（ctgλ+ctgδ1）/π sinαπ=k,则有
t=k ln(r/r1) /△n
由此式可以看出，当差转速变小或者溢流半径变大时，脱水停留时间变长。
四、物料参数对分离的影响
4.1进料量Q的影响
一般来说，随着进料量Q的增大，物料在离心机的停留时间相应减小，同时湍流效应增加，将导致固相回收率减小，清液含固率增加。
但是进料量Q增大，对固相含水率的影响则还需要对物料性质进行分析，比如对于碱提和酸沉两个阶段的离心分离，在碱提阶段，固相为大分子纤维物质，吸水性好，当流量增加时，固相的含水可能有所上升，而对于酸沉阶段，固相为处于等电点的蛋白颗粒，吸水性不好，固相的含水应该不变或者略有上升。要说明的是，以上仅是我的浅显分析，还需要实际数据参考再分析。
4.2进料浓度的影响
一般来说，随着进料浓度的增大，物料的分离效率将提高。因为进料浓度增加，假定你得到的干基不变，则将减少物料体积，提高经济效益。但是当浓度增加过大，将引起粘度的增加，反而造成分离效果的降低。
4.3物料的其他性质
物料离心的斯托克沉降速度为：
Ur=d2(ρs-ρ)w2r/18μ
式中，d为沉降颗粒直径，
ρs为固相密度，
ρ为液相密度，
w为转鼓角速度，w=2πn/360,n为转鼓转数。
R为沉降半径
由上式可以看出，当沉降颗粒直径变大，两相的密度差变大，物料的黏度变小时，沉降速度变大，固液两相易于分离。
另外还有颗粒是否带电荷，温度，PH值等变化也会影响分离效果。
下表列出一些参数的一般变化趋势，用作调整参考，在实践后，若有错误,
再行更正。图表说明：箭头表示提高参数时对另外一些参数的影响，箭头的方向表示影响的趋势，箭头的倾斜度表示影响的强弱。竖直表示影响***强，水平表示没有影响。○表示有***优值出现，但此***优值依赖于其他参数。
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结果
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液相含固率
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固相含水率
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功率消耗
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操作参数
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转鼓转速
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↘
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↘
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↗
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差转速
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○
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↗
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↘
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溢流半径
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↗
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↘
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↗
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进料量
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↗
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→
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↘
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进料浓度
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↗
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↗
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↘
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物料参数
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颗粒尺寸
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↘
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↘
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→
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表观黏度
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↗
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↗
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→
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固相密度
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↘
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→
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→
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液相密度
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