高速离心机离心力转速的换算
2014-08-05(2349)次浏览
通常离心机的转速因为转子的速度来决定的,而离心机转子产生的离心力使屋里加速沉降从而达到固液分离的效果,那么高速离心机的离心力怎么换算而来呢?下面我们了解一下高速离心机的运行原理和离心力和转速的运算。
离心机的离心原理:当含有细小颗粒的悬浮液静置时,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。如红细胞,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。(浮力)
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。沉降与物体质量成正比,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,故需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沉降。(扩散)
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(F)的大小取决于离心转头的角速度(w,r/min)和物质颗粒距离心轴的距离(r,cm)。它们的关系是:F=rw^2 。
为方便起见,F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。即把F值除以重力加速度g (约等于9.8m/s2 )得到离心力是重力的多少倍,称作多少个g。例如离心机转头平均半径是6cm,当转速是60 000 r/min时,离心力=0.06*6000^2/9.8=220 000×g,表示此时作用在被离心物质上的离心力是日常地心引力的22万倍。
所以转速r/min和离心力g值之间并不是成正比关系,还和半径有关。同样的转速,半径大一倍,离心力(g值)也大一倍。转速(r/min)和离心力(g值)之间的关系可用下式换算:
G=1.11×(10^-5)×R×[rpm]2
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即: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8000,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。 值得注意的是,这里跟半径是相关的。也就是说,不同的离心机其换算关系是不一样的。普通离心机可以用计算器算一下,很准。而低温离心机则不须如此费事。上面有按钮可以在rpm与g之间切换,非常方便,现在多倾向于以g来表示。
离心机的科技文献中离心力的数据通常是指其平均值(RCFa v),即离心管中点的离心力。单位rpm与g的换算。
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