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淺析離心機(jī)的工作原理

更新時間:2019-09-17點擊次數(shù):914
   淺析離心機(jī)的工作原理
  離心機(jī)是一種分離機(jī)械,其作用是將固體和液體的混合液(液體和液體)進(jìn)行分離,從而分別得到固體和液體(或液體和液體),離心機(jī)的工作原理是把一種具有不同密度的混合液靜置后會出現(xiàn)自然分層現(xiàn)象,固體一般會沉降到底層,而上層則形成澄清的液體。分層靠的是地球的重力加速度,為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)需要,人們需要更快和更多的分離某些混合液,這樣就產(chǎn)生了離心機(jī)。
  離心機(jī)通過高速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力,其離心分離系數(shù)通常是重力加速度的上百倍、千倍和萬倍,因此分離速度很快,但是由于不同的物料性質(zhì)差異很大,所以形成了各種不同規(guī)格的離心機(jī),一般固體和液體進(jìn)行分離的離心機(jī)轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)以下,顆粒更細(xì),密度差更小的混合液則需要轉(zhuǎn)速在8000~30000之間的離心機(jī)進(jìn)行分離,而像鈾的濃縮分離則需要更高轉(zhuǎn)速的離心機(jī)。
  離心機(jī)的主要原理是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力(配合適當(dāng)?shù)臑V材),將固液混合液中的液相加速甩出轉(zhuǎn)鼓,而將固相留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi),達(dá)到分離固體和液體的效果,或者俗稱脫水的效果。
  當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動時,由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液體小的粒子就會上浮。離心機(jī)微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān),并且又與重力場的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒,直徑為數(shù)微米,就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。
  沉降式離心機(jī)的主要原理是通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力,加快混合液中不同比重成分(固相或液相)的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。
  此外,物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無條件的的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比,顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對的,有條件的,要受到外力才能運(yùn)動。沉降與物體重量成正比,顆粒越大沉降越快。對小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等,它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài),僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因為顆粒越小沉降越慢,而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力,才能迫使這些微粒克服擴(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動。

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