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实验室检验检测工具--离心机

2022.3.15

离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开,或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力(配合适当的滤材),将固液混合液中的液相加速甩出转鼓,而将固相留在转鼓内,达到分离固体和液体的效果,或者俗称脱水的效果。

沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力,加快混合液中不同比重成分(固相或液相)的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

离心机大量应用于选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

选择离心机须根据悬浮液(或乳浊液)中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体(或两种液体)的密度差、液体粘度、滤渣(或沉渣)的特性。可参考《离心机的选型及安全使用【选型指南】》。

当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时,由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关,并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒,直径为数微米,就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。此外,物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比,颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的,有条件的,要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比,颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等,它们在溶液中成胶体或半胶体状态,仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢,而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力,才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快液体中颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。离心力(g)和转速(rpm)之间的换算离心力G和转速RPM之间的换算其换算公式如下:G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2其中,G为离心力,一般以g(重力加速度)的倍数来表示。10^(-5) 即10的负五次方,(rpm)^2转速的平方,R为半径,单位为厘米。例如,离心半径为10厘米,转速为8000RPM,其离心力为:G=1.11*10(-5)*10*(8000)2=7104即离心力为7104g.而当离心力为8000g 时,其转速应为:8489即约为8500rpm。

按分离因素Fr值分

可将离心机分为以下几种型式:

1、常速离心机

Fr≤3500(一般为600~1200),这种离心机的转速较低,直径较大。

2、高速离心机

Fr=3500~50000,这种离心机的转速较高,一般转鼓直径较小,而长度较长。

3、超高速离心机

Fr>50000,由于转速很高(50000r/min以上),所以转鼓做成细长管式。

分离因素Fr是指物料在离心力场中所受的离心力,与物料在重力场中所受到的重力之比值。

按操作方式分

可将离心机分为以下型式:

1、间隙式离心机

其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作,并采用人工、重力或机械方法卸渣,如三足式和上悬式离心机。

2、连续式离心机

其进料、分离、洗涤和卸渣等过程,有间隙自动进行和连续自动进行两种。

按卸渣方式分

可将离心机分为一下型式:

1、刮刀卸料离心机

工序间接,操作自动。

2、活塞推料离心机

工序半连续,操作自动。

3、螺旋卸料离心机

工序连续,操作自动。

4、离心力卸料离心机

工序连续,操作自动。

5、振动卸料离心机

工序连续,操作自动。

6、颠动卸料离心机

工序连续,操作自动。

按工艺用途

可将离心机分为:过滤式离心机、沉降式离心机。

按安装的方式分

还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。

按国家标准与市场使用份额分为以下四种

1、三足式离心机

2、卧式螺旋离心机

3、碟片式分离机

4、管式分离机

按分离方式分

1、沉降式离心机

2、过滤式离心机

日常保养

转鼓

离心机运转前应先切断电源并先松开离心机刹车,可以手试转动转鼓,看有无咬煞情况。

检查其他部位有无松动及不正常情况。

接通电源依顺时针方向开车启动(通常从静止状态到正常运转约需40-60秒左右)。

通常每台设备到厂后均须空车运转3小时左右,无异常情况即可工作。

物料尽可能要放置均匀。

必须专人操作,容量不得超过额定量。

严禁机器超速运转,以免影响机器使用寿命。

机器开动后,若有异常情况必须停车检查,必要时需予以拆洗修理。

离心机工作时是高速运转,因此切不可用身体触及其转鼓,以防意外。

滤布的目数应根据所分离物料的固相颗粒的大小而定,否则影响分离效果。另外滤布安装时应将滤布

密封圈嵌入转鼓密封槽内,以防物料跑入。

为确保离心机正常运转,转动部件请每隔6个月后加油保养一次。同时查看轴承处运转润滑情况,有无磨损现象;制动装置中的部件是否有磨损情况,严重的予以更换;轴承盖有无漏油情况。

机器使用完毕,应作好清洁工作,保持机器整洁。

不要将非防腐型离心机与于高腐蚀性物料的分离;另外严格按照设备要求、规定操作,非防爆型离心机切不可用于易燃、易爆场合。

“喘振”

制冷离心式机组的离心机常发生“喘振”现象。

制冷离心压缩机原理是将大分子量的制冷剂通过高速运动将其积压到小的空间进行压缩,然后通过降温进行冷凝。

离心式冷水机组能量调节方式是靠调节高速转动的导片角度来调节压缩比

当供冷量下降的时候,导片做的功降低,压缩出去的气体压力和吸入压缩机的气体压力相近,导致气体回流产生机械的强迫震动。(也称“喘振”)喘振会造成机械部件的损坏。

离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器,广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域,它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异,实现样品的分析分离。离心机自问世以来,历经低速、调整、超速的变迁,其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面,二者相辅相成。从转速看,台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴,因此具有低速和高速离心机的技术特点,其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成,与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线,众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围,成为科研实验室首选机型,如美国的Sorvall的ST2l,德国Heraeus新机型 Biofuge Stratos等。

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周锦帆