離心機
離心機原理
離心機分類
離心機日常維護
離心機 "喘振"
離心機的發展
使用中註意的問題
[編後]離心機
離心機是利用離心力、分離液體和固體顆粒或液體和液體混合物各組分的機械。
離心機主要用於分離懸浮液中的固體顆粒；或分離兩種密度不同且互不相溶的乳狀液（如：從牛奶中分離奶油）、從牛奶中分離出奶油）；它還可以用來排除液體中的濕固體，例如用洗衣機抖落濕衣服；特殊的超速管式分離機還可以分離不同密度的氣態混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沈降速度不同的特點，有些沈降離心機還可以將固體顆粒按密度或粒度分類。
離心機大量應用於化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
在中國古代，人們用繩子的壹端系住陶罐，手握繩子的另壹端，旋轉甩動陶罐，產生離心力，擠出罐中的蜂蜜，這是離心分離原理的早期應用。
工業離心機誕生於歐洲，例如在19世紀中葉，已經出現了用於紡織品脫水的三足離心機，以及煉糖廠分離結晶糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間歇式操作，人工卸料。
由於卸料機構的改進，20 世紀 30 年代出現了連續操作離心機，由於實現了自動控制，間歇操作離心機也得到了發展。
工業離心機按結構和分離要求，可分為過濾離心機、沈降離心機和分離機三大類。
離心機有壹個繞自身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，通常由電動機驅動。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，迅速被帶動以與轉鼓相同的速度旋轉，在離心力的作用下各組分分離，並分別排出。通常轉鼓轉速越高，分離效果越好。
離心分離機有離心過濾和離心沈降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場的作用下，在離心壓力的作用下，使液體通過過濾介質成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質的表面，從而實現液-固的分離；離心沈降是利用懸浮液（或乳濁液）中不同密度組分在離心力場中快速沈降分層的原理，實現液-固（或液-液）的分離。
還有壹類實驗分析分離器，可進行液體澄清和固體顆粒富集，或液-液分離，這類分離器有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結構型式。
衡量離心分離器分離性能的重要指標是分離因數。它表示被分離物料在轉鼓中的離心力與其重力的比值，分離因數越大，通常分離越迅速，分離效果越好。工業離心分離機的分離因數壹般為 100~20000，超速管式分離機的分離因數可高達 62000，分析用超速分離機的分離因數可達 610000。決定離心分離機處理能力的另壹個因素是轉鼓的工作面積，工作面積大，處理能力也大。
選擇離心機必須根據懸浮液（或乳濁液）中固體顆粒的大小和濃度、固體和液體（或兩種液體）的密度差、液體的粘度、濾渣（或濾渣）的特性、分離的要求等進行綜合分析，以滿足濾渣（濾渣）含水率和濾液（分離液體）澄清度的要求，初步選定使用哪種類型的離心分離機。然後根據處理能力和操作的自動化要求，確定離心機的類型和規格，最後通過實際試驗進行驗證。
通常，對於含粒度大於0.01毫米顆粒的懸浮液，可選用過濾式離心機；對於含細小顆粒或可壓縮變形的懸浮液，宜選用沈降式離心機；對於含固量低、顆粒微小且對液體澄清度要求高的懸浮液，應選用分離度高的離心機。
[編輯]離心原理
當懸浮液中含有靜止不動的細小顆粒時，由於重力場的作用使懸浮顆粒逐漸下沈。顆粒越重，下沈的速度就越快，反之，密度小於液體的顆粒就會上浮。顆粒在重力場作用下的運動速度與顆粒的大小、形狀和密度有關，也與重力場的強度和液體的粘度有關。可以觀察到直徑為幾微米的紅血球大小的微粒在正常重力下沈降。
此外，物質在介質中的沈降還伴隨著擴散。擴散是無條件絕對的。擴散與物質的質量成反比，顆粒越小，擴散越嚴重。而沈降則是相對的、有條件的，受外力作用才能運動。沈降與物體的重量成正比，顆粒越大，沈降速度越快。對於小於幾微米的顆粒，如病毒或蛋白質，它們在溶液中會變成膠體或半膠體，僅利用重力是無法觀察到沈降過程的。這是因為顆粒越小，沈降速度越慢，擴散作用越強。因此，有必要使用離心機產生強大的離心力，以迫使這些顆粒克服擴散作用進行沈降運動。
離心就是利用高速旋轉的離心轉子產生強大的離心力，加快顆粒在液體中的沈降速度，將樣品中不同沈降系數和浮力密度的物質分離出來。
[編輯本段]離心機的分類
壹．根據分離因數Fr的數值，離心機可分為以下幾種類型：
1．常速離心機
Fr≤3500（壹般為600～1200），這種離心機轉速較低，直徑較大。
2、高速離心機
Fr=3500～50000，這種離心機的轉速較高，轉鼓直徑壹般較小，而長度較長。
3、超高速離心機
Fr>50000，由於轉速高（50000r/min以上），所以轉鼓做成細長管型。
分離因數 Fr 是指物料在離心力場中受到的離心力與物料在重力場中受到的重力之比。
其次，根據操作方式，離心機可分為以下幾種類型：
1、間隙式離心機
加料、分離、洗滌和卸渣過程為間隙操作，卸渣方式為手動、重力或機械方式，如三足式和頂懸式離心機。
2、連續式離心機
進料、分離、洗滌、卸渣過程，有間歇自動和連續自動兩種。
三、按卸料方式，離心機可分為以下幾種類型：
1、刮刀卸料離心機
過程間接，操作自動。
2、活塞推料離心機
過程半連續，操作自動。
3、螺旋卸料離心機
過程連續，操作自動。
4、離心力卸料離心機
過程連續，操作自動。
5、振動卸料離心機
過程連續，操作自動。
6、倒置卸料離心機
過程連續，操作自動。
四、按工藝用途可分為：過濾離心機、沈降離心機、離心分離機。
五、按安裝方式，還可分為立式、臥式、傾翻式、上懸掛式和三足式等。
離心機是利用離心力的作用，分離液體與固體顆粒或液體與液體中混合物成分的機械。
離心機主要用於分離懸浮液中的固體顆粒和液體；或將兩種不同密度的乳濁液以及不相溶的液體分離出來（例如從牛奶中分離出奶油）；它還可用於排除液體中的濕固體，例如用洗衣機甩幹濕衣服；特殊的超速管式分離機還可以分離出不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沈降速度不同的特點，有些沈降離心機還可以將固體顆粒按密度或粒度分類。
離心機大量應用於化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
在中國古代，人們用繩子的壹端系住陶罐，手握繩子的另壹端，旋轉甩動陶罐，產生離心力，擠出罐中的蜂蜜，這是離心分離原理的早期應用。
工業離心機誕生於歐洲，例如在19世紀中葉，已經出現了用於紡織品脫水的三足離心機，以及煉糖廠分離結晶糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間歇式操作，人工卸料。
由於卸料機構的改進，20 世紀 30 年代出現了連續操作離心機，由於實現了自動控制，間歇操作離心機也得到了發展。
工業離心機按結構和分離要求，可分為過濾離心機、沈降離心機和分離機三大類。
離心機有壹個繞自身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，通常由電動機驅動。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，迅速被帶動以與轉鼓相同的速度旋轉，在離心力的作用下各組分分離，並分別排出。通常轉鼓轉速越高，分離效果越好。
離心分離機有離心過濾和離心沈降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場的作用下，在離心壓力的作用下，使液體通過過濾介質成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質的表面，從而實現液-固的分離；離心沈降是利用懸浮液（或乳濁液）中不同密度組分在離心力場中快速沈降分層的原理，實現液-固（或液-液）的分離。
還有壹類實驗分析分離器，可進行液體澄清和固體顆粒富集，或液-液分離，這類分離器有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結構型式。
衡量離心分離器分離性能的重要指標是分離因數。它表示被分離物料在轉鼓中的離心力與其重力的比值，分離因數越大，通常分離越迅速，分離效果越好。工業離心分離機的分離因數壹般為 100~20000，超速管式分離機的分離因數可高達 62000，分析用超速分離機的分離因數可達 610000。決定離心分離機處理能力的另壹個因素是轉鼓的工作面積，工作面積大，處理能力也大。
過濾離心機和沈降離心機，主要靠增大轉鼓直徑來擴大轉鼓圓周上的工作面；分離機除轉鼓圓周壁外，還有附加工作面，如碟片分離機的碟片和腔室分離機的內筒，大大增加了沈降工作面。
此外，懸浮液中的固體顆粒越細規則分離越困難，濾液或分離液中帶走的細顆粒會增多，在這種情況下，離心分離機需要有較高的分離因數才能有效分離；懸浮液的粘度較大，分離速度減慢；懸浮液或乳濁液中各組分的密度差對離心沈降有利，而懸浮液離心過濾則不要求各組分有密度差。
選擇離心分離機必須根據懸浮液（或乳濁液）中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體（或兩種液體）的密度差、液體的粘度、過濾殘渣（或濾渣）的特性、分離的要求等進行綜合分析，以滿足殘渣（濾渣）含水率和濾液（分離液體）澄清度的要求，初步選定使用哪種類型的離心分離機。然後根據處理能力和操作的自動化要求，確定離心機的類型和規格，最後通過實際試驗進行驗證。
通常情況下，對於含顆粒大於0.01毫米粒度的懸浮液，可選用過濾式離心機；對於顆粒較細或可壓縮變形的懸浮液，宜選用沈降式離心機；對於固體含量低、顆粒微小且液體澄清度要求高的懸浮液，應選用分離度高的離心機。
離心分離機今後的發展趨勢將是強化分離性能，發展大型離心分離機，改進卸渣機構，增加專用和組合轉鼓離心機，加強分離理論研究和離心分離過程優化控制技術的研究。
強化分離性能，包括提高轉鼓轉速；在離心分離過程中增加新的推動力；加快推渣速度；增加轉鼓長度使離心沈降分離時間延長等。發展大型離心分離機，主要是加大轉鼓直徑和采用雙面轉鼓來提高處理能力，以處理單位體積的物料，使設備投資、能耗和維護費用降低。理論研究方面，主要研究轉鼓流體流動條件和礦渣形成機理，研究最小分離度和處理量的計算方法。
[編輯本段]離心機的日常維護
離心機運轉前應切斷電源，松開離心機制動器，可用手試轉轉鼓，看有無咬閘現象。
檢查其他部位有無松動和異常情況。
接通電源，按順時針方向啟動汽車（壹般從靜止狀態到正常運轉約需40-60秒）。
壹般情況下，每臺設備到廠後應運轉 3 小時左右，無異常後方可工作。
材料應盡量均勻放置。
必須由專人操作，容量不得超過額定值。
嚴禁超速運轉，以免影響機器的使用壽命。
機器啟動後，如有異常情況必須停機檢查，必要時予以拆修。
離心機工作時是高速運轉，不要用身體接觸轉鼓，以免發生意外。
濾布的目數應根據分離物料固相顆粒的大小而定，否則會影響分離效果。此外，安裝濾布時，應將濾布
密封圈嵌入轉鼓的密封槽中，防止物料跑入。
為保證離心機的正常運轉，每半年應對轉動部件進行壹次加油保養。同時要檢查軸承運轉是否潤滑，有無磨損現象；制動裝置中的零件有無磨損，嚴重的要更換；軸承蓋有無漏油現象。
機器使用完畢，應做好清潔工作，保持機器清潔。
非防腐離心機不要與強腐蝕性物料分開；另外，要嚴格按照設備的要求、規定操作，非防爆離心機不能用於易燃、易爆場合。
[編輯本段]離心機 "喘振"
回轉式離心機組離心機經常發生 "喘振 "現象。
制冷離心壓縮機的原理是將大分子量的制冷劑通過高速運動積聚到壹個狹小的空間進行壓縮，然後冷凝冷卻。
離心式冷水機的能量調節是通過調節導板高速旋轉的角度來調節壓縮比
當制冷量下降時，導板做功減小，壓縮出來的氣體壓力與吸入壓縮機的氣體壓力相近，從而導致氣體回流，產生機械的強制振動。(又稱 "浪湧"）
浪湧會對機械部件造成損壞。
[編輯本段]離心機的發展
離心機是壹種樣品分離儀器，廣泛應用於生物醫藥、石油化工、農業、食品衛生等領域，它利用不同物質在離心場中沈澱的速度差，實現樣品的分析分離。離心機自誕生以來，經歷了低速、調速、超速的變化，其進步主要體現在離心設備和離心技術兩個方面，兩者相輔相成。從轉速上看，臺式離心機基本上屬於低速離心機和高速離心機的範疇，因此具有低速離心機和高速離心機的技術特點，其結構主要由電機驅動系統、制冷系統、機械系統、轉頭和系統控制等部分組成，與落地式離心機相比只是體積和容量稍小。通用型臺式離心機的發展模糊了低速、高速、微量和大容量離心機的界限，大量的轉頭為科研人員提供了相當廣泛的應用，成為科研實驗室的首選機型，如美國Sorvall公司的ST2l、德國Heracus公司的新型號Biofuge Stratos等。
[編輯本段]使用中註意的問題
目前，實驗室中普遍使用的是電動離心機
電動離心機旋轉速度快，要註意安全，特別是要防止在離心機運行過程中，由於試管墊不平衡或老化，而使離心機在工作時發生移動、壹致從實驗臺上跌落，或由於蓋子未蓋好，離心管因振動破裂，玻璃碎片旋轉飛出，造成離心機，或由於蓋子未蓋好，離心管因振動破裂後玻璃碎片旋轉飛出，造成事故。因此在使用離心機時，壹定要註意以下操作。
（1）離心機外殼底部應墊棉花或試管墊。
（2）電動離心機若有噪聲或機體振動，應立即切斷電源，即時排除故障。
（3）離心管必須對稱放入機殼內，以防機體振動，若只有壹支樣品管另需更換等質量的水。
（4）啟動離心機時，應先蓋上離心機上蓋，然後再緩慢啟動。
（5）分離完畢後，應先關閉離心機，待離心機停止轉動後，方可打開離心機蓋取出樣品，切不可用外力強行使其停止運動。
（6）離心時間壹般為 1～2 分鐘，在此期間實驗者不能離開去做其他事情。
現在常用的低速離心機很多也進入了實驗室，在企業或高校科研機構，轉速在3000轉左右的低速實驗離心機已經比較普遍使用，如315型過濾+沈降壹體實驗離心機、100型實驗離心機、200型實驗離心機等。這些離心機設計合理、重心低、安全穩定，在化工、食品、醫療等領域的初樣分析中得到了較大的應用