离心机离心原理

当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，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。象红血球大小的颗粒，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。

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。

离心力（g)和转速（rpm)之间的换算

离心力G和转速RPM之间的换算其换算公式如下：

G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2

其中，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8000RPM，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.

离心机就是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。

中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。

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。这些最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。

离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液（或乳浊液）密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固（或液-液）分离。

还有一类实验分析用的分离机，可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液-液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型式。

衡量离心分离机分离性能的重要指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值，分离因数越大，通常分离也越迅速，分离效果越好。工业用离心分离机的分离因数一般为100～20000，超速管式分离机的分离因数可高达62000，分析用超速分离机的分离因数最高达610000。决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积，工作面积大处理能力也大。

选择离心机须根据悬浮液（或乳浊液）中固体颗粒的大小和浓度、固体与液体（或两种液体）的密度差、液体粘度、滤渣（或沉渣）的特性，以及分离的要求等进行综合分析，满足对滤渣（沉渣）含湿量和滤液（分离液）澄清度的要求，初步选择采用哪一类离心分离机。然后按处理量和对操作的自动化要求，确定离心机的类型和规格，最后经实际试验验证。

通常，对于含有粒度大于0.01毫米颗粒的悬浮液，可选用过滤离心机；对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的，则宜选用沉降离心机；对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时，应选用分离机。

离心机的价格

国产的离心机和进口的离心机差别不是很大，目前国内已撑握离心机的核心技术。同等档次的离心机相互之间的价格差别不是很大，主要区分在性能和配置方面。

主机的差别是在性能方面，带冷冻的离心机要比普通的贵很多，有的离心机还有加热功能，控制程

序越多的离心机价格越高。差别较大是配置方面，有时候往往附件的价格会比主机的价格还高。选购时

要注意，除主机外，选择的转子（数量和种类），再加上必要的离心管、管套，特殊的离心瓶或者血袋，

所有这些加起来才是一个完整的离心机的价格。

可将离心机分为以下几种型式：

1、常速离心机

Fr≤3500（一般为600~1200），这种离心机的转速较低，直径较大。

2、高速离心机

Fr=3500~50000，这种离心机的转速较高，一般转鼓直径较小，而长度较长。

3、超高速离心机

Fr>50000，由于转速很高（50000r/min以上），所以转鼓做成细长管式。

分离因素Fr是指物料在离心力场中所受的离心力，与物料在重力场中所受到的重力之比值。

可将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。

3、土工离心机

可将离心机分为一下型式：

1、刮刀卸料离心机

工序间接，操作自动。

2、活塞推料离心机

工序半连续，操作自动。

3、螺旋卸料离心机

工序连续，操作自动。

4、离心力卸料离心机

工序连续，操作自动。

5、振动卸料离心机

工序连续，操作自动。

6、颠动卸料离心机

工序连续，操作自动。

可将离心机分为：过滤式离心机、沉降式离心机。

还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。

为以下四种　

1。三足式离心机

2。卧式螺旋离心机

3。碟片式分离机

4。管式分离机

离心机运转前应先切断电源并先松开离心机刹车，可以手试转动转鼓，看有无咬煞情况。

检查其他部位有无松动及不正常情况。

接通电源依顺时针方向开车启动（通常从静止状态到正常运转约需40-60秒左右）。

通常每台设备到厂后均须空车运转3小时左右，无异常情况即可工作。

物料尽可能要放置均匀。

必须专人操作，容量不得超过额定量。

严禁机器超速运转，以免影响机器使用寿命。

机器开动后，若有异常情况必须停车检查，必要时需予以拆洗修理。

离心机工作时是高速运转，因此切不可用身体触及其转鼓，以防意外。

滤布的目数应根据所分离物料的固相颗粒的大小而定，否则影响分离效果。另外滤布安装时应将滤布

密封圈嵌入转鼓密封槽内，以防物料跑入。

为确保离心机正常运转，转动部件请每隔6个月后加油保养一次。同时查看轴承处运转润滑情况，有无磨损现象；制动装置中的部件是否有磨损情况，严重的予以更换；轴承盖有无漏油情况。

机器使用完毕，应作好清洁工作，保持机器整洁。

不要将非防腐型离心机与于高腐蚀性物料的分离；另外严格按照设备要求、规定操作，非防爆型离心机切不可用于易燃、易爆场合。

制冷离心式机组的离心机常发生“喘振”现象。

制冷离心压缩机原理是将大分子量的制冷剂通过高速运动将其积压到小的空间进行压缩，然后通过降温进行冷凝。

离心式冷水机组能量调节方式是靠调节高速转动的导片角度来调节压缩比

当供冷量下降的时候，导片做的功降低，压缩出去的气体压力和吸入压缩机的气体压力相近，导致气体回流产生机械的强迫震动。（也称“喘振”）喘振会造成机械部件的损坏。

离心机的发展离心机是将样品进行分离的仪器，广泛应用于生物医学、石油化工、农业、食品卫生等领域，它利用不同物质在离心力场中沉淀速度的差异，实现样品的分析分离。离心机自问世以来，历经低速、调整、超速的变迁，其进展主要体现在离心设备和离心技术两方面，二者相辅相成。从转速看，台式离心机基本属于低速、高速离心机的范畴，因此具有低速和高速离心机的技术特点，其结构主要由电机驱动系统、制冷系统、机械系统、转头和系统控制等几部分组成，与落地式离心机相比只不过是尺寸和容量小一点罢了。通用台式离心机的发展已经模糊了低速、高速、微量和大容量离心机的界线，众多的转头为科研人员提供相当广泛的应用范围，成为科研实验室首选机型，如美国的Sorvall的ST2l，德国Heraeus新机型 Biofuge Stratos等。

为了让宇航员适应火箭升空时的巨大加速度，常用离心机来模拟此压力，在火箭中受到的压力是自身体重的8倍，如果宇航员未经训练，可能会被巨大的压力压死。所以，这种训练是宇航员的必修课。

离心机的型号、种类繁多，价格比较贵，选购时应根据工作多方衡量。通常应从下边几个因素考虑：

（1） 离心的目的，分析离心还是制备离心；

（2） 样品的种类和数量，是细胞、病毒，还是蛋白，样品量的大小。根据这些因素决定购买分析离心机还是制备离心机；是低速、高速还是超速；是大容量、常量的还是微量的离心机。

（3） 经济能力：当机型确定后就应考虑生产厂家及价格，价格和产品的性能是同步的。

（4） 其他细节：如离心操作是否简便，维修是否方便，设计是否已过时，易损件供应是否方便等问题。

（5） 配套问题：一台离心机不可能同时在低速，高速和超速条件下运行。一般讲超速离心机只限于超速离心，不宜于做高速离心更不宜于做低速离心，同样高速离心机也不宜于低速离心。因此买超速离心机要考虑配备高速离心机，否则发挥不了优势。一般说低速、高速的使用频率较高，而超速离心机的利用率较低，超速离心机仅经常使用的实验室购置或考虑地区性的公用设置。

离心机的型号确定后，就是选购什么样的离心转头。考虑的最主要的根据就是样品的容量及离心的条件。通常有水平转头和角转头各一个，或大容量（相对较低速）的转头和小容量高转速的转头各一个即可满足工作中的不同需要，不可追求越全越好，因为离心转头种类很多，许多是相似的，而超速机的转头价格相当昂贵，如果全部配齐其价格要比离心机主机高出好几倍，也没有必要。由于转头转速的不同价格相差很大。从转速上讲不宜追求越高越好，但应有离心机允许的最高转速的转头，否则对离心机而言是个浪费。有两台离心机的单位可考虑转头型号互补以节省经费。

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，以保证离心机的安全使用。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保证。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。  

离心机在国民经济许多领域如化工、制药等行业中应用极广，其仍是当前化工中间体、医药原料药等生产工艺中固液分离的主要设备。由于这些行业离心机所应用的场合、工艺、介质的物理和化学性质的不同，对离心机也有不同的要求，比如，材质要求、结构要求、防腐要求、防爆要求等。以下联动五金为您介绍离心机在化工、制药工业应用中一种有效的保障安全生产的结合应用数字测氧仪的氮气保护防爆系统设计。

防爆要求

我们知道，产生爆炸的三个要素为温度、火源、氧气，防止产生化学性爆炸的三个基本条件的同时存在，是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论。换句话说，防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质，就是制止化学性爆炸三个基本条件的同时存在。其中：

（1）温度，对于具体的某一介质，无论是液相还是气相，在进行工艺设计时应考虑离心机工作温度，这主要取决于工艺条件，在此不作详析;

（2）火源，在离心机设计时，对于运动件应用足够的安全空转子泵间，以消除可能产生的机械摩擦和撞击，同时，机器必须有消除静电措施。对于制动装置，不得采用机械摩擦式制动装置，一般均采用电器能耗制动的形式（非接触式制动，缺点是制动时间要比接触式要长一点，尤其是在满载时转动惯量较大的情况下更是如此）。另外，对于传动带，则选用防静电带，以消除或减少静电产生的可能;

（3）氧气，一般采用惰性气体保护，通过向离心机内部充入氮气置换里面的空气，使氧气浓度维持在安全范围之内。

防爆措施

目前，普遍采用的离心机氮气保护，实际上只是在机壳上设置了一个氮气进气管，一个氮气出气管，离心机在工作时，对内腔中充人氮气。至于氮气浓度能否达到安全范围则没有定量的控制，因此，其氮气保护的可靠性很差。一种改进的氮气保护系统设计中设置在线氧气检测装置和压力变送传感器，对运行过程中的离心机内腔的氧气浓度进行检测，实行定量的控制，控制其氧气含量在安全范围以内（也即保证机内的氧气浓度在易燃易爆介质的爆炸极限之外）。

脱帽离心机亦称脱盖离心机、真空采血管专用脱帽离心机、自动脱帽离心机。

中 文: 自动离心机

英 文: automatic centrifuge

拼 音: zidonglixinji

说 明: 加料和卸料都是自动进行而无需停车或降低转鼓转速的离心机。种类很多。有刮刀卸料离心机、脉动卸料离心机和自动连续螺旋卸料离心机等。