Centrifuger

En centrifuge  er en enhed, der bruger centrifugalkraft . Det er en mekanisme , der sikrer rotationen af ​​genstanden for påføring af centrifugalkraft. De bruges til at adskille gasformige, flydende eller granulære legemer med forskellige densiteter , såvel som i andre tilfælde kræver efterligning af øget tyngdekraft .

Centrifuger bruges i laboratoriepraksis, i landbruget til rensning af korn, presning af honning fra honningkager, adskillelse af fedt fra mælk (se separator ), i industrien til malmberedning , i stivelses- og sirupproduktion, i tekstilproduktion, i vaskerier til at presse vand fra vasketøjet osv. Højhastighedsgascentrifuger bruges til at adskille isotoper , primært uranisotoper i en gasformig forbindelse ( uranhexafluorid UF 6 ).

Ansøgning

Adskillelse af stoffer

Separation ( lat.  separatio ) er de forskellige processer til adskillelse af blandede volumener af uens partikler, blandinger, væsker med forskellige densiteter, emulsioner, faste materialer, suspensioner, faste partikler eller dråber i en gas. Under adskillelse sker der ingen ændring i den kemiske sammensætning af de udskilte stoffer. Adskillelse er mulig, hvis der er forskelle i komponenternes egenskaber i blandingen: i størrelsen af ​​faste partikler, i deres masser , i form, tæthed , friktionskoefficienter , styrke , elasticitet , overfladebefugtningsevne , magnetisk modtagelighed, elektrisk ledningsevne , radioaktivitet og andre.

De egenskaber, der adskiller separationsprodukterne, behøver ikke at falde sammen med de egenskaber, hvorved blandingen af ​​komponenter adskilles i produktionen. For eksempel, når man adskiller sidesten og kul , kan produkter med samme densitet indeholde forskellige mængder aske, hvilket adskiller kul af høj kvalitet. Et meget stort antal separate små partikler deltager i selve separationsprocessen, blandt hvilke der er partikler med mellemliggende egenskaber i forhold til de nødvendige egenskaber. Fra den indledende blanding efter industrielle adskillelser kan absolut rene fraktioner af de adskilte komponenter ikke opnås, men kun produkter med deres overvejende indhold.

Valget af separationsmetode afhænger af den procentvise sammensætning og egenskaber af den blanding, der adskilles, og dens komponenter, graden af ​​overensstemmelse af de ønskede egenskaber af de resulterende produkter med konsekvenserne af separation og komponenternes egenskaber. Adskillelse sker som regel ikke kun af hovedtrækket, der adskiller komponenterne i blandingen, men af ​​en række egenskaber. Adskillelsesprocesser adskiller sig fra de ydre forhold og det apparat, hvori adskillelsen finder sted.

Medicin og biologi Fødevareindustrien

Separatorer bruges i mejeriindustrien til at rense mælk fra mekaniske urenheder og bakterier (se bactofuge ), til at adskille mælk i fløde og skummetmælk. [en]

Adskillelse af isotoper

Centrifugeteknologien til isotopadskillelse er meget udbredt i nuklear teknologi som den mest effektive. Den er baseret på adskillelse af gasformige forbindelser af det forarbejdede stof i specielle gascentrifuger .

Efterligning af tyngdekraften

Fysisk aktivitet

Centrifuger bruges til fysisk træning af mennesker, der vil stå over for behovet for at opleve betydelig overbelastning i processen med at udføre arbejde. For eksempel i træningen af ​​kamppiloter og astronauter . I Rusland udføres træningen af ​​kosmonauter på en centrifuge på Yu. A. Gagarin Cosmonaut Training Center .

Der er projekter for at kompensere for den negative indvirkning af vægtløshedens langsigtede indvirkning på astronauter ved at skabe kunstig tyngdekraft i centrifuger.

Støberi

Centrifuger bruges til at støbe små mængder metal eller andre støbematerialer i forme. Det er en form for sprøjtestøbning . Centrifugen giver dig mulighed for at øge trykket af formmaterialet i formen under hældning og fortrænger gasbobler, hvilket reducerer antallet af formfejl.

Selvbalancerende effekt

Den selvbalancerende effekt kan observeres i centrifuger designet til at vride tøj. Efterhånden som hastigheden stiger, begynder centrifugen først at ryste, derefter passerer toppen af ​​rystning, rystning aftager, og centrifugen når driftshastighed.

Hvis vasketøjet er for ujævnt, opstår den selvbalancerende virkning muligvis ikke. I dette tilfælde bliver det umuligt at nå driftshastigheden - centrifugen går i "mellemrum" (den begynder at røre kroppen med tromlen, hvilket giver slag).

Den selvbalancerende effekt er baseret på, at et legeme, der ikke har en stift defineret rotationsakse, roterer omkring sit massecenter (det ses tydeligt, hvis du vikler en kuglepen, der ligger på bordet, eller en mobiltelefon) .

Teknisk implementeres dette ved en elastisk ophængning af centrifugetromlen (ofte sammen med en drivmotor) til enhedens hoveddel. Et elastisk ophæng (normalt gummidæmpere) gør det muligt for centrifugetromlen at bevæge sig i radial retning (i enhver retning) op til flere centimeter. I dette tilfælde er hældningen og de aksiale forskydninger fastgjort relativt stift.

Under rotation har tromlen en tendens til at rotere i forhold til dens massecentrum, og forskyder drivaksen med en vis radius (lig med afstanden fra aksen til massecentrum). Hvis denne afstand passer ind i forløbet af den elastiske ophæng, roterer centrifugetromlen om sit massecenter, og drivaksen (og ophænget) bevæger sig langs en cirkel, som beskrives af tromlens centrum. (På grund af den lille diameter af cirklen og den høje rotationsfrekvens opfattes denne bevægelse visuelt som en vibration). Når massecentrets position ændres (ujævn vandudvinding), begynder tromlen at rotere i forhold til dette nye centrum, og drivaksen og ophænget "akkompagnerer" de ændrede cirkulære bevægelser af tromlens centrum.

Selvbalancering bruges som regel i centrifuger med en lodret tromle (ophængningsanordningen er enklere, og en foreløbig ensartet indretning af materialet er mulig), men den samme effekt (til en vis grad) bruges også i automatisk vask maskiner med en vandret tromle - tromlen med alt er elastisk ophængt i dem en forseglet vandtank, der omgiver den, hvilket er muligt på grund af tromlens relativt lave hastighed. Ved spinning foretager tromlens akse (sammen med tanken og drevet) cirkulære bevægelser i forhold til tromlens aktuelle massecenter (synligt som vibrationer), og den elastiske ophæng adskiller (og tillader) disse bevægelser fra hoved krop, hvori for at øge inertien fastgøres vægtningsmidler i form af solide metal- eller betonblokke, som udgør en væsentlig del af den samlede vægt af den automatiske maskine.

Også i centrifuger (især på nogle automatiske vaskemaskiner) bruges automatisk afbalancering nogle gange (under drift) - forskydning af præfikserede modvægte (under kontrol af elektronik) for at bringe tromlens massecentrum til det geometriske rotationsakse.

Auto-balanceringsenheder er designet til at balancere hurtigt roterende kroppe på farten, hvis ubalance ændres under drift. Auto-balanceringsanordninger består af kompenserende vægte fastgjort til et roterende legeme eller/og kompenserende materialer, der fylder kropshulrummet.

Ved visse rotationshastigheder af bærelegemet kommer selve kompensationsvægtene til en position, hvor de balancerer denne krop. Selve kompensationsmaterialet flyder ind i den lette del af bærelegemet og reducerer derved dets ubalance. Hvis ubalancen ændrer sig kontinuerligt, så overvåger CG eller CM dette løbende, hvilket sikrer kontinuerlig balancering.  

Centrifuger til laboratorieformål

Centrifuger til laboratoriebrug klassificeres efter rotorens rotationshastighed eller efter det samlede volumen af ​​påfyldte prøver.

Efter volumen:

  • Mikrocentrifuger (behandling af rør af Eppendorf -typen ( It. ), 1,5-2,0 ml hver)
  • Generelle laboratoriecentrifuger (samlet prøvevolumen ca. 0,5 L)
  • Specialiserede højvolumen centrifuger (normalt op til 6 l). Et eksempel på specialiserede centrifuger er blodbehandlingscentrifuger. Enheden til en sådan centrifuge er snævert specialiseret til en opgave - rotation af polyethylenbeholdere med blod. En sådan centrifuge har en motor med høj effekt, men rotorhastigheden er meget lavere end en tilsvarende centrifuge med hensyn til energiforbrug.

Bemærk venligst, at prøvevolumenet for centrifugen er beregnet under forudsætning af, at dens massefylde er 1 g/cm³, hvis prøvedensiteten er højere end 1,2 g/cm³, skal volumenet af det behandlede materiale reduceres, ellers kan centrifugen gå i stykker.

Efter hastighed:

  • Mikrocentrifuger (behandling af eppendorf-rør, kræver normalt ikke høje hastigheder) - hastighed op til 13.400 rpm,
  • Generelle laboratoriecentrifuger - har betydelig alsidighed og kan arbejde med eppendorf reagensglas og andre beholdere rotorhastighed fra 200 rpm til 15.000 rpm,
  • Centrifuger med høj ydeevne, de er også højhastigheds - de løser alle mulige laboratorieopgaver (undtagen ultracentrifugering ); rotorhastighed fra 1000 rpm til 30.000 rpm.
  • Ultracentrifuger - rotorhastighed fra 2000 rpm til 150.000 rpm.

Centrifuger er skrivebord og gulv (med ben).

Se også

Noter

  1. ↑ SEPARATORER

Links