碟式離心機的運作原理

碟片式離心機是一種運用物質間密度差異,進行液體與液體、液體與固體分離的設備,其核心運作原理,是藉由高速旋轉所產生的離心力,將機械能轉化為分離作用力,實現精準且高效率的相態分離。

碟片式離心機的概念,可視為沉澱池(Settling tank)利用重力進行分離的延伸。沉澱池主要透過延長流體的停留時間,使不同密度的物質自然分層並沉降;而離心分離機則是透過機械力強化分離條件,使分離過程更快速、精準且適合連續操作,廣泛應用於對分離效率與穩定性要求較高的製程。

disc stack centrifuge illustration

超越重力的物理原理

碟片式離心機的運作原理,如同一個繞著旋轉中心高速運行的沉澱池。當轉筒高速旋轉時,自然重力會被可精準控制的離心力(G-force)所取代,其強度可達自然重力的 10,000 倍。

藉由強大的離心力,碟片式離心機能以高精準、高效率進行液體、液體與固體分離。轉筒內配置的碟片組可大幅提升的分離面積,進而強化分離效能。因此,相較於傳統仰賴重力作用的沉澱分離法,碟片式離心機能提供更快速的分離速度、更穩定地的產品品質,以及更高的處理效率。

分離過程中,固體顆粒會聚集在轉筒外緣,並依據實際應用中的固體含量、製程需求,採用連續式、間歇式或人工方式加以排出。

為提升效率,轉筒內部配置多層錐形碟片,形成出更大的分離表面積。此精密的碟片結構能有效加速固體自從液體中的析出,實現更高效的分離效能。


適用於固體處理的碟片式離心機

碟片式離心機是如何運作的?碟片式離心機利用極高的離心力,將固體與一至二種液相進行分離。當轉鼓高速旋轉時,密度較高的固體會被推向外圍邊緣,而較輕的液相則在內部形成同心層。依據固體含量的多寡,分離程序可採取間歇式或連續式運行。

分離機類型

碟片式離心機依照實際工況需求,採用不同的固體處理機制:

  • 實壁式分離機(Solid-wall separator):必須停止運轉後打開轉鼓,並以人工方式清除累積的固體。
  • 間歇排渣分離機(Intermittent solids discharge separator):在轉鼓外圍設有排渣口,依設定的時間間隔自動開啟,排除收集的固體。
  • 連續排渣分離機(Continuous solids discharge separator):於轉鼓外圍設置噴嘴,在設備運轉過程中,固體與液體可持續不間斷地排出。
how it works design for solid handling chart

根據不同分離需求而設計

碟片式離心機廣泛應用於商業與工業分離製程,主要用於液液分離與液固分離。

  • 液-液分離:涉及兩種密度不同且互不相溶的液體之分離。
  • 液-固分離:
    - 從液體中去除固體,以回收高價值的副產品,並將液體排放作為廢水處理
    - 從固體中回收具有價值的液體,並將固體作為廢棄物處理
    - 將固體與液體同時作為有價值的產品進行回收
    - 在液體排放前先去除其中的固體雜質,以進行液體淨化,防止對環境造成污染.
  • 液-液-固三相分離:將三種不同相態同時分離,是最具挑戰性的分離任務,目前沒有任何其他技術能與碟片式離心分離技術相抗衡。

依據分離任務的不同,分離機大致可分為三種類型:澄清機(Clarifiers)、淨化機(Purifiers) 與濃縮機(Concentrators)。

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Clara 450 是搭載澄清技術的分離系統典範,廣泛應用於食品、飲料及製藥產業

澄清機

澄清機是一種專為固-液分離的離心分離設備,用於去除製程液體中的固體,如顆粒、沉積物、油脂、天然有機物與色素,使製程液體達到清澈透明的狀態。

產業應用

Alfa Laval 澄清機專為食品飲料、航運及工業發酵等多元領域量身打造:

  • 飲料產業:用於果汁、葡萄酒、茶與咖啡的製程處理;
  • 工業發酵:澄清機是微藻、細菌及酵母發酵流程中的關鍵設備;
  • 航運產業:用於廢氣洗滌系統中的洗滌水淨化,確保排放符合環保標準

濃縮機

一款專為「三相分離」設計離心分離設備,能同時分離固相與兩種密度不同的液相,並針對其中密度最高的液相進行淨化處理。

Applications 產業應用

  • 油脂精煉: 在植物油與動物脂肪精煉中,用於連續式脫膠、中和、脫蠟及洗滌製程。
  • 飲料加工: 應用於脫油與油脂回收,例如柑橘汁脫油,以及冷壓果皮油的濃縮與精製處理。
  • 航運產業: 用於艙底水的清潔處理。

 

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AFPX 系統作為濃縮機,用於魚類與肉類萃取製程

 

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Flex 模組通常配置有淨化機,用於去除柴油或潤滑油中的水分

淨化機

淨化機是一種用於「液–液–固」三相分離的離心分離設備,能將兩種不同密度的液體與固體(如水分、油脂及細微顆粒)相互分離。在純化程序的應用中,較輕的液相為主要處理的應用。

產業應用

Alfa Laval 淨化機針對食品飲料、航運及能源產業的多樣化需求設計,適用於各種規模的製程工廠:

  • 食品工業: 應用於油脂與食品加工,如植物油、豬油、牛油及魚油處理。
  • 航運產業: 主要用於引擎潤滑油的清潔與淨化,確保機件運轉順暢。

分離技術的創新領航者

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