Центрифуги для молочных предприятий купить в России: Цены; Доставка по РФ
  • info@gcagro.ru
  • Смоленск Офис и склад
  • 9:00—18:00 (пн.-пт.) Время работы
Каталог

Центрифуги

Общая информация о центрифугах

Центрифуга — любое устройство, в котором действует постоянная центробежная сила, то есть сила, обусловленная вращением. По сути, центрифуга заменяет аналогичную, более мощную силу тяжести. Каждая центрифуга содержит вращающийся сосуд; существует множество конфигураций, в зависимости от использования. Например, перфорированный вращающийся барабан в прачечной, который сбрасывает лишнюю воду с одежды, является одним из видов центрифуги. Аналогичный тип используется в промышленности для отделения жидкостей от твердых веществ после дробления.

Как сформулировал Исаак Ньютон в своем первом законе движения, свободно движущееся тело (например, мяч) стремится двигаться по прямой линии, а если его направить по кривой траектории под действием какой-либо сдерживающей силы (например, привязанной к нему бечевки), то оно будет прилагать силу против направляющей или сдерживающей силы, постоянно стремясь вылететь на прямую касательную. Хорошо известно, что объект, вращающийся по кругу, оказывает силу, направленную от центра вращения. Эта сила, которая тянет шарик за нитку, является центробежной силой. Также общепризнанным является тот факт, что величина этой силы может быть увеличена за счет увеличения угловой скорости вращения, массы объекта или радиуса окружности, по которой движется объект. Возможно, не так широко известен тот факт, что в то время как центробежная сила прямо пропорциональна радиусу и массе, она пропорциональна квадрату угловой скорости. Например, удвоение массы вращающегося объекта увеличит центробежную силу в 2 раза, но удвоение числа оборотов в минуту (об/мин) увеличит центробежную силу в 4 раза (в 2 раза больше 2); аналогично, увеличение скорости в 10 раз увеличит силу в 100 раз (в 10 раз больше 10). Центробежная сила выражается основным соотношением:

F = mν2 / R = 4π2mn2R;

F — центробежная сила,

m — масса,

R — радиус,

v — скорость,

n — число оборотов в секунду.

Центробежную силу часто сравнивают непосредственно с весом (силой тяжести) объекта, а величину силы указывают как столько-то «раз силы тяжести» или столько-то «g». С помощью специальной исследовательской аппаратуры были получены силы, превышающие силу тяжести в 5 000 000 раз, путем вращения небольших металлических роторов размером с горошину со скоростью более 1 000 000 оборотов в минуту.

Вращающийся элемент центрифуги обычно приводится в движение вокруг фиксированной оси электродвигателем или воздушной турбиной в некоторых высокоскоростных машинах и называется ротором, чашей или барабаном. Для минимизации вибрации и нагрузки на вал и подшипники необходимо, чтобы нагруженный ротор был хорошо сбалансирован, т. е. чтобы его общая масса была так распределена вокруг оси вращения, чтобы результирующая всех элементарных сил была равна нулю. Если подшипники подходят для высоких скоростей и если имеется достаточная мощность для преодоления сопротивления трения подшипников, единственным ограничением скорости хорошо сбалансированного ротора является прочность на разрыв материала, из которого он изготовлен.

Например, ротор диаметром 15 см, используемый в некоторых биологических исследованиях и разработанный специально для высоких скоростей, имеет предельную скорость для обычной работы около 60 000 оборотов в минуту. В роторе данной конструкции максимальная угловая скорость, которую можно получить перед разрывом, в близком приближении обратно пропорциональна диаметру ротора. Таким образом, маленький ротор, диаметр которого в два раза меньше диаметра большего ротора, можно так же безопасно вращать с вдвое большей угловой скоростью и с созданием на периферии вдвое большей центробежной силы.

Наиболее широкое применение центрифуги находят для концентрации и очистки материалов, находящихся во взвешенном состоянии или растворенных в жидкостях. Взвешенные частицы, более плотные, чем суспендирующая жидкость, мигрируют к периферии, а менее плотные — к центру. Скорость, с которой происходит миграция, зависит от интенсивности центробежного поля, разницы между плотностью частицы и суспендирующей жидкости, вязкости жидкости, размера и формы частицы, а также, в некоторой степени, от концентрации частиц и степени их электрического заряда. Чистая движущая сила, действующая на частицу, представляет собой разницу между действующим на нее центробежным полем и противодействующей плавучестью жидкости. При прочих равных условиях для двух частиц, одна из которых имеет диаметр в 10 раз больший, чем другая, для перемещения на заданное расстояние за определенное время потребуется лишь 1/100 от среднего центробежного поля меньшей частицы.

Из вышеизложенного ясно, что практически полное разделение суспендирующей среды и взвешенных частиц может быть достигнуто, если центрифугирование продолжать до тех пор, пока все частицы не соберутся у внешней стенки вращающегося сосуда или центрифуги. Следует также отметить, что частичное разделение двух групп взвешенных частиц разного размера может быть достигнуто, если центрифугирование продолжать достаточно долго, чтобы все крупные частицы полностью собрались в осадок, поскольку в этом случае многие мелкие частицы все еще будут находиться во взвешенном состоянии в жидкости. Если необходимо отделить как крупные, так и мелкие частицы, поверхностную жидкость можно слить, а осадок ресуспендировать в подходящей жидкости и затем снова центрифугировать для дальнейшего разделения.

Центрифуги можно разделить на три общие категории в зависимости от того, имеет ли вращающаяся чаша центрифуги, в которой находится разделяемый материал, сплошную стенку, перфорированную стенку или некоторую комбинацию этих двух элементов. Кроме того, они могут быть охарактеризованы в зависимости от того, обрабатывается ли материал в непрерывном потоке, в периодическом процессе или в комбинации вышеуказанных процессов.

Бутылочные центрифуги

Бутылочная центрифуга — это сепаратор периодического действия, который в основном используется для исследований, испытаний или контроля. Разделение происходит в пробирках или контейнерах типа «бутылка», которые симметрично установлены на вертикальном валу. Вал бутылочной центрифуги обычно приводится в движение электродвигателем, газовой турбиной или ручной зубчатой передачей, расположенной над или под ротором. В большинстве случаев бутылки поддерживаются высокопрочными металлическими контейнерами таким образом, чтобы их ось была перпендикулярна оси вращения. Осаждение происходит в радиальном направлении, а в некоторых бутылочных центрифугах пробирки или бутылки наклонены под углом около 37° к оси вращения, чтобы уменьшить расстояние, на которое должен осесть материал.

Бутылочные центрифуги являются стандартным оборудованием для большинства биологических, химических или медицинских лабораторий. Они используются для разделения твердых материалов во взвешенном состоянии или для осветления жидкостей, когда осаждение не может произойти за разумное время в гравитационном поле g. В большинстве коммерческих бутылочных центрифуг центробежное поле может изменяться от нескольких g до десятков тысяч. Коммерческое использование бутылочной центрифуги включает в себя тесты на содержание жира в молоке, определение осадка в сырых минеральных и растительных маслах, а также клинические тесты различных видов.

Смоленск