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離心機(Centrifuge)是一(yī)種機械,可借由電動(dòng)機或其他機械的帶動而高速轉(zhuǎn)動,產生數千(qiān)倍於重力的離心力,以加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降係數和密度(dù)質量(liàng)的物質分離。離心力的大與小,轉動速度、旋(xuán)轉半徑岱以及物質的融質量而決定。離心(xīn)機(jī)廣泛運用於化學工程、石油、食品加工、製藥、選礦工程、炭、水處理、核能工業和(hé)船舶等部門(mén)。
曆史(shǐ)
早期應用—中國古(gǔ)人會(huì)取(qǔ)一端套住陶(táo)罐的繩(shéng)子並甩動以產生(shēng)離心力,擠出陶罐裏的蜂蜜。
近代—19世紀中葉的歐洲,首先(xiān)出現紡織品脫水的三足(zú)式離(lí)心機,和製糖(táng)廠分離砂糖結(jié)晶(jīng)用的上懸式(shì)離心機。這些早期離心機雖尚(shàng)未全自動化,需以人力進行排渣,卻已有了現代離心機雛形。
原理
利用向心加速度公式得知,密度較大之物(wù)體在下,密度較(jiào)小之物體在上。
離心過濾,使懸浮(fú)液受離心力,而對過濾(lǜ)介(jiè)質施加壓力,液體通過(guò)過濾麵,固(gù)體顆粒被截(jié)下,從而液-固分離。
離心沉降,利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各成分在離心力場中迅速沉(chén)降分層的原理,以達成液(yè)-固(或液-液)分離。
離心力計算
相對(duì)離(lí)心場(RCF, relative centrifugal field),以重力加速度 g 的倍數來表示;
rpm(revolution per minute,或(huò)r/min)表示離心(xīn)機每分鍾的轉數(shù)。rpm與 g 之間的(de)換算公式為 :RCF = 1.119x 10^-5 x rpm^2 x r
其(qí)中 r 表示離心機轉軸(zhóu)中心與離(lí)心管中心的距離,單位為公分。 離心管的位置由轉子(rotor)決(jué)定,因此 r 必須查閱相關(guān)轉子的參數而得。
應用日(rì)常
烹飪時(shí)的食物處理,近來一些廚(chú)師發現離心機是很方便實用的廚房用品
衣物脫水(洗衣機(jī)、脫水機)
實驗用
遺傳工程學、酶工程學
批次離心機(或瓶式離心(xīn)機)是實驗室常用的離心機型(xíng)。如果具超強之離心力,則可應用於超離心技術(微分(fèn)離心技術)。 此即分離混合物中各成分(fèn),已成功應(yīng)用於細胞內(nèi)胞器如線粒體(tǐ)、微粒體、溶酶(méi)體等之分離,或各種蛋白質及核酸之分離。超離心技術是研究遺傳工程學、酶工程學必須的基礎。
同位素(sù)分離
以氣體離(lí)心法進行同位素的加工製造,核武所需的(de)濃縮鈾即可借(jiè)由此方法製造出來,因此離心機在國際間列為受(shòu)管製的設備。
航空技術
以離心力模擬重力加(jiā)速度,以探求生(shēng)物(wù)在極端狀況下體內物件位移。
工業用
此作動機械雖泛稱遠心分離機,為區分工業用機械,取之(zhī)離心(xīn)式分離機,離心機應用極廣,切削(xuē)液過濾係統主要用途是分離切削液裏在研(yán)磨加工過程中所(suǒ)產生的雜質,可分離的(de)雜質不(bú)限於(yú)金屬,非金屬材質如: 矽、玻璃、石墨(mò)、不(bú)鏽鋼...等非磁性雜質也可過濾。借由離心力將雜質高速分離,使切削(xuē)液(yè)能迅速(sù)的重複利用。經由離心力分離的(de)設計(jì)結構,可省去耗(hào)材濾袋的(de)使用,節(jiē)能減碳、友善環境的設計是現今產業的發展趨勢。
The 20 g centrifuge at the NASA Ames Research Center
農業用
蜂蜜采集:將(jiāng)蜂巢箱內的(de)蜂巢置入離心機之中,以手搖方式轉動,蜂巢中的蜂蜜會甩出而流入收集器之中。
機器特性
衡量離心分離機分離性(xìng)能的重要指標是分離因數。表(biǎo)示(shì)為被分(fèn)離物料在轉鼓(gǔ)內所受的離心力與其重力的比值,分離因數越大,通常分離越快,效果越好。
最大(dà)轉(zhuǎn)速,離心(xīn)機在空載情況下的轉速。根據最大轉速的不同,離心(xīn)機可更細分為:
低速離心機 10000 rpm· min -1
高速離心機 10000 rpm · min 一 30000 rpm · min -1
超高速離心機 30000 rpm ·min-1