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物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的的。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。沉降与物体重量成正比,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。所以需要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产生沉降运动。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。
离心机分为以下型式:
1、间隙式离心机
其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作,并采用人工、重力或机械方法卸渣,如三足式和上悬式离心机。
2、连续式离心机
其进料、分离、洗涤和卸渣等过程,有间隙自动进行和连续自动进行两种。
工业离心机诞生于欧洲,比如19世纪中叶,先后出现纺织品脱水用的三足式离心机,和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。由于卸渣机构的改进,20世纪30年代出现了连续操作的离心机,间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。工业用离心机按结构和分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。
离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下各组分分离,并分别排出。通常,转鼓转速越高,分离效果也越好。
过滤离心机和沉降离心机,主要依靠加大转鼓直径来扩大转鼓圆周上的工作面;分离机除转鼓圆周壁外,还有附加工作面,如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒,显著增大了沉降工作面。
变频器应用的提出 近几年变频器作为一种工业控制设备在不断更新发展,各行各业有着广泛的应用。随着电力电子技术、变频控制理论、微机控制技术的不断成熟,变频器的性能不断完善、功能也不断增强:如多段速、可编程自动运行、通讯功能等,这使用得变频器能适应多种应用场合。根据离心机的生产工艺,可采用变频器的多段速功能控制来实现,另外变频器一般都带有内置制动单元或外部制动单元,这可解决离心机在停车时因惯性大造成停车困难的问题。
一般离心机安装在操作现场,多台变频器集中置于控制室内,如果现场与离心机距离超过变频器的允许范围应采相应的处理措施,如合理分布主回路线与控制线、加装输出电抗器或滤波器,以防变频器输出电压的衰减,或考虑加大变频器的容量。
离心机的管理,从国内多年离心机的使用情况看,各类型离心机应由专人负责管理和维护。高、超速离心机要求定期检查维修,使用者应详细记录实验状态及维修情况,以离心机的安全使用。高、低速离心机由于操作简单,通过阅读说明书,训练离心机操作规程后可以自己使用。而超速离心机结构复杂,工作程序也较繁琐,使用不当易发生事故,特别对离心转头更应谨慎保养、使用。从国内多年使用、管理情况来看,专人保管、操作是仪器处于良好状态的。对管理、操作人员应进行培训,使他们不但熟悉操作,而且对仪器也应有所了解。
注意事项
1、为了确保安全和离心效果,仪器放置在坚固水平的台面上,工程塑料盖门上不得放置任何物品;样品对称放置,并在开机前确保已拧紧螺母。
2、使用前应检查转子是否有伤痕、腐蚀等现象,同时应对离心杯做裂纹、老化等方面的检查,发现有疑问立即停止使用,并与厂方联系;开机运转前请务必拧紧转头的压紧螺帽,以免高速旋转的转头飞出造成事故。
3、转速设定不得超过高转速,以确保机器安全运转。
4、使用中如果出现0.00或其他数字,机器不运转,应关机断电,10秒后重新开机,待所设转速显示后,再按运转键,机器将照常运转。
5、如需分离样品的比重超过1.2克/立方厘米,高转速N按下式修正:N=NMAX*(1.2/样品比重)1/2,NMAX=转子极限转速。
6、不得在机器运转过程中或转子未停稳的情况下打开盖门,以免发生事故。
7、离心杯等量灌注样品,切不要使转头在不平衡的状况下运行。
8、离心机一次运行好不要超过60分钟。
9、离心机可靠接地;机器不使用,请拔掉电源插头。
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