高速離心機離心力轉(zhuǎn)速的換算
2014-08-05(2350)次瀏覽
通常離心機的轉(zhuǎn)速因為轉(zhuǎn)子的速度來決定的,而離心機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力使屋里加速沉降從而達到固液分離的效果,那么高速離心機的離心力怎么換算而來呢?下面我們了解一下高速離心機的運行原理和離心力和轉(zhuǎn)速的運算。
離心機的離心原理:當含有細小顆粒的懸浮液靜置時,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。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度及液體的粘度有關(guān)。如紅細胞,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。(浮力)
此外,物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時還伴隨有擴散現(xiàn)象。擴散是無條件的絕對的。擴散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比,顆粒越小擴散越嚴重。而沉降是相對的,有條件的,要受到外力才能運動。沉降與物體質(zhì)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,而擴散現(xiàn)象則越嚴重,故需利用離心機產(chǎn)生強大的離心力,才能迫使這些微粒克服擴散沉降。(擴散)
離心就是利用離心機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強大的離心力,加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。離心力(F)的大小取決于離心轉(zhuǎn)頭的角速度(w,r/min)和物質(zhì)顆粒距離心軸的距離(r,cm)。它們的關(guān)系是:F=rw^2 。
為方便起見,F(xiàn)常用相對離心力也就是地心引力的倍數(shù)表示。即把F值除以重力加速度g (約等于9.8m/s2 )得到離心力是重力的多少倍,稱作多少個g。例如離心機轉(zhuǎn)頭平均半徑是6cm,當轉(zhuǎn)速是60 000 r/min時,離心力=0.06*6000^2/9.8=220 000×g,表示此時作用在被離心物質(zhì)上的離心力是日常地心引力的22萬倍。
所以轉(zhuǎn)速r/min和離心力g值之間并不是成正比關(guān)系,還和半徑有關(guān)。同樣的轉(zhuǎn)速,半徑大一倍,離心力(g值)也大一倍。轉(zhuǎn)速(r/min)和離心力(g值)之間的關(guān)系可用下式換算:
G=1.11×(10^-5)×R×[rpm]2
G為離心力,一般以g(重力加速度)的倍數(shù)來表示;
10-5即:10的負五次方;
[rpm]2即:轉(zhuǎn)速的平方;
R為半徑,單位為厘米。
例如,離心半徑為10厘米,轉(zhuǎn)速為8000,其離心力為:
G=1.11*10(-5)*10*(8000)2=7104
即離心力為7104g. 而當離心力為8000g 時,其轉(zhuǎn)速應(yīng)為:8489即約為8500rpm。 值得注意的是,這里跟半徑是相關(guān)的。也就是說,不同的離心機其換算關(guān)系是不一樣的。普通離心機可以用計算器算一下,很準。而低溫離心機則不須如此費事。上面有按鈕可以在rpm與g之間切換,非常方便,現(xiàn)在多傾向于以g來表示。
離心機的科技文獻中離心力的數(shù)據(jù)通常是指其平均值(RCFa v),即離心管中點的離心力。單位rpm與g的換算。
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