Sentrifugoi

Sentrifugi  on laite, joka käyttää keskipakovoimaa . Se on mekanismi , joka varmistaa keskipakovoiman käyttökohteen pyörimisen . Niitä käytetään eri tiheyksillä olevien kaasumaisten, nestemäisten tai rakeisten kappaleiden erottamiseen sekä muissa tapauksissa, jotka vaativat lisääntyneen painovoiman jäljitelmää .

Sentrifugeja käytetään laboratoriokäytännössä, maataloudessa viljan puhdistukseen, hunajan puristamiseen hunajakennoista, rasvan erottamiseen maidosta (katso erotin ), teollisuudessa malmin kastikkeessa , tärkkelyksen ja siirapin tuotannossa, tekstiilituotannossa, pesuloissa veden puristamiseen pyykistä jne. Suurinopeuksisia kaasusentrifugeja käytetään isotooppien erottamiseen , pääasiassa kaasumaisessa yhdisteessä ( uraaniheksafluoridi UF 6 ) olevien uraani- isotooppien erottamiseen .

Sovellus

Aineiden erottelu

Erotus ( lat.  separatio ) on erilaisia ​​prosesseja, joissa erotetaan erilaisten hiukkasten, seosten, eri tiheyksien nesteiden, emulsioiden, kiinteiden aineiden, suspensioiden, kiinteiden hiukkasten tai pisaroiden sekatilavuudet kaasussa. Erottamisen aikana erotettujen aineiden kemiallinen koostumus ei muutu. Erotus on mahdollista, jos seoksen komponenttien ominaisuuksissa on eroja: kiinteiden hiukkasten koossa, niiden massassa , muodossa, tiheydessä , kitkakertoimissa , lujuudessa , elastisuudessa , pinnan kostuvuudessa , magneettisessa herkkyydessä, sähkönjohtavuudessa , radioaktiivisuudessa ja muut.

Erotustuotteet erottavien ominaisuuksien ei tarvitse olla yhtäpitäviä niiden ominaisuuksien kanssa, joilla komponenttien seos erotetaan tuotannossa. Esimerkiksi sivukiviä ja hiiltä erotettaessa saman tiheyden omaavat tuotteet voivat sisältää erilaisia ​​määriä tuhkaa, mikä erottaa korkealaatuisen kivihiilen. Itse erotusprosessiin osallistuu erittäin suuri määrä erillisiä pieniä hiukkasia, joiden joukossa on partikkeleita, joilla on tarvittaviin ominaisuuksiin nähden väliominaisuudet. Teollisten erotusten jälkeisestä alkuperäisestä seoksesta ei voida saada täysin puhtaita erotettujen komponenttien fraktioita, vaan ainoastaan ​​tuotteita, joiden sisältö on hallitseva.

Erotusmenetelmän valinta riippuu erotettavan seoksen ja sen komponenttien prosentuaalisesta koostumuksesta ja ominaisuuksista, tuloksena olevien tuotteiden haluttujen ominaisuuksien ja erotuksen seurausten vastaavuuden asteesta sekä komponenttien ominaisuuksista. Erottaminen tapahtuu pääsääntöisesti paitsi seoksen komponentit erottavan pääpiirteen, myös useiden ominaisuuksien perusteella. Erotusprosessit eroavat ulkoisista olosuhteista ja laitteista, joissa erotus tapahtuu.

Lääketiede ja biologia Elintarviketeollisuus

Meijeriteollisuudessa erottimia käytetään maidon puhdistamiseen mekaanisista epäpuhtauksista ja bakteereista (katso bactofuge ), maidon erottamiseen kermaksi ja rasvattomaksi maidoksi. [yksi]

Isotooppien erottelu

Isotooppierotuksen sentrifugitekniikkaa käytetään laajalti ydintekniikassa tehokkaimpana. Se perustuu käsitellyn aineen kaasumaisten yhdisteiden erottamiseen erityisissä kaasusentrifugeissa .

Painovoiman jäljitelmä

Fyysinen aktiivisuus

Sentrifugeja käytetään sellaisten ihmisten fyysiseen harjoitteluun, jotka joutuvat kokemaan merkittävää ylikuormitusta työssään. Esimerkiksi taistelulentäjien ja astronautien koulutuksessa . Venäjällä kosmonautien koulutus sentrifugilla suoritetaan Yu. A. Gagarinin kosmonauttien koulutuskeskuksessa .

On olemassa hankkeita, joilla kompensoidaan painottomuuden pitkän aikavälin kielteisiä vaikutuksia astronauteihin luomalla keinotekoinen painovoima sentrifugeihin.

Valimo

Sentrifugeja käytetään pienten metallimäärien tai muiden valumateriaalien valumiseen muotteihin. Se on eräänlainen ruiskuvalu . Sentrifugin avulla voit lisätä muotissa olevan muottimateriaalin painetta kaatamisen aikana ja syrjäyttää kaasukuplat, mikä vähentää muottivirheiden määrää.

Itsetasapainottava vaikutus

Itsetasapainottava vaikutus on havaittavissa vaatteiden vääntämiseen suunnitelluissa sentrifugeissa. Nopeuden kasvaessa sentrifugi alkaa ensin ravistaa, sitten ravistelun huippu menee ohi, ravistelu vähenee ja sentrifugi saavuttaa toimintanopeuden.

Jos pyykki on liian epätasaista, itsetasapainotusvaikutus ei välttämättä tapahdu. Tässä tapauksessa toimintanopeuden saavuttaminen on mahdotonta - sentrifugi menee "väliin" (se alkaa koskettaa kehoa rummulla aiheuttaen koputuksia).

Itsetasapainottava vaikutus perustuu siihen, että kappale, jolla ei ole tiukasti määriteltyä pyörimisakselia, pyörii massakeskipisteensä ympäri (tämä näkyy selvästi, jos kelaat auki pöydällä makaavan kuulakärkikynän tai matkapuhelimen) .

Teknisesti tämä toteutetaan sentrifugirummun elastisella ripustuksella (usein yhdessä käyttömoottorin kanssa) laitteen päärunkoon. Elastinen jousitus (yleensä kumivaimentimet) mahdollistaa sentrifugirummun liikkumisen säteittäisessä suunnassa (mihin tahansa suuntaan) jopa useita senttejä. Tässä tapauksessa kallistus ja aksiaaliset siirtymät on kiinnitetty suhteellisen jäykästi.

Pyörimisen aikana rumpu pyrkii pyörimään suhteessa massakeskipisteeseensä siirtäen käyttöakselia tietyllä säteellä (yhtä kuin etäisyys akselista massakeskipisteeseen). Jos tämä etäisyys sopii elastisen jousituksen kulkuun, sentrifugirumpu pyörii massakeskipisteensä ympäri ja käyttöakseli (ja jousitus) liikkuu ympyrää pitkin, jota kuvaa rummun keskusta. (Ympyrän pienen halkaisijan ja suuren pyörimistaajuuden vuoksi tämä liike havaitaan visuaalisesti värähtelynä). Kun massakeskipisteen sijainti muuttuu (epätasainen vedenpoisto), rumpu alkaa pyöriä suhteessa tähän uuteen keskipisteeseen ja käyttöakseli ja jousitus "seuraavat" rummun keskustan muuttuneita ympyräliikkeitä.

Itsetasapainotusta käytetään pääsääntöisesti sentrifugeissa, joissa on pystyrumpu (ripustuslaite on yksinkertaisempi ja materiaalin alustava yhtenäinen järjestely on mahdollista), mutta samaa vaikutusta (jossain määrin) käytetään myös automaattipesussa koneet vaakasuoralla rummulla - rumpu kaikkineen on elastisesti ripustettu niihin.ympäröivä tiivis vesisäiliö, mikä on mahdollista rummun suhteellisen alhaisen nopeuden vuoksi. Pyöriessään rummun akseli (yhdessä säiliön ja käyttölaitteen kanssa) tekee pyöreitä liikkeitä suhteessa rummun nykyiseen massakeskipisteeseen (näkyy värähtelynä), ja elastinen jousitus erottaa (ja sallii) nämä liikkeet pääliikkeestä. runko, johon hitauden lisäämiseksi on kiinnitetty painoaineita kiinteisiin metalli- tai betonilohkoihin, jotka muodostavat merkittävän osan automaattisen koneen kokonaispainosta.

Myös sentrifugeissa (erityisesti joissakin automaattisissa pesukoneissa) käytetään joskus automaattista tasapainotusta (toiminnan aikana) - ennalta asetettujen vastapainojen siirtäminen (elektroniikan ohjauksessa) rummun massakeskuksen saattamiseksi geometriseen pyörimisakseli.

Automaattiset tasapainotuslaitteet on suunniteltu tasapainottamaan liikkeessä olevia nopeasti pyöriviä kappaleita, joiden epätasapaino muuttuu käytön aikana. Automaattiset tasapainotuslaitteet koostuvat pyörivään runkoon kiinnitetyistä tasauspainoista ja/tai kompensoivista materiaaleista, jotka täyttävät kehon ontelon.

Tietyillä kannatinrungon pyörimisnopeuksilla kompensointipainot tulevat itse asentoon, jossa ne tasapainottavat tätä runkoa. Kompensaatiomateriaali virtaa itse kantorungon kevyeen osaan vähentäen siten sen epätasapainoa. Jos epätasapaino muuttuu jatkuvasti, CG tai CM tarkkailee tätä jatkuvasti, mikä varmistaa jatkuvan tasapainotuksen.  

Sentrifugit laboratoriotarkoituksiin

Laboratoriokäyttöön tarkoitetut sentrifugit luokitellaan roottorin pyörimisnopeuden tai ladattujen näytteiden kokonaismäärän mukaan.

Äänenvoimakkuuden mukaan:

  • Mikrosentrifugit ( Eppendorf -tyyppisten putkien ( It. ) käsittely, kukin 1,5-2,0 ml)
  • Yleiset laboratorion sentrifugit (kokonaisnäytteen tilavuus noin 0,5 l)
  • Erikoistuneet suuritilavuussentrifugit (yleensä jopa 6 l). Esimerkki erikoistuneista sentrifugeista ovat verenkäsittelysentrifugit. Tällaisen sentrifugin laite on kapeasti erikoistunut yhteen tehtävään - veren polyeteenisäiliöiden pyörittämiseen. Tällaisessa sentrifugissa on suuritehoinen moottori, mutta roottorin nopeus on paljon alhaisempi kuin vastaavan sentrifugin energiankulutuksen kannalta.

Huomaa, että sentrifugin näytetilavuus on laskettu olettaen, että sen tiheys on 1 g/cm³, jos näytteen tiheys on suurempi kuin 1,2 g/cm³, käsitellyn materiaalin tilavuutta on vähennettävä, muuten sentrifugi voi rikkoutua.

Nopeuden mukaan:

  • Mikrosentrifugit (Eppendorf-putkien käsittely, ei yleensä vaadi suuria nopeuksia) - nopeus jopa 13 400 rpm,
  • Yleiset laboratorion sentrifugit - niillä on huomattava monipuolisuus ja ne voivat toimia eppendorf-koeputkien ja muiden säiliöiden kanssa roottorin nopeudella 200 rpm - 15 000 rpm,
  • Korkean suorituskyvyn sentrifugit ovat myös nopeita - ne ratkaisevat kaikki mahdolliset laboratoriotehtävät (paitsi ultrasentrifugointi ); roottorin nopeus 1000 rpm - 30 000 rpm.
  • Ultrasentrifugit - roottorin nopeus 2000 rpm - 150 000 rpm.

Sentrifugit ovat työpöytä ja lattia (jalat).

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ EROTTIMET

Linkit