Eine Zentrifuge ist ein Stück der Ausrüstung, allgemein gesteuert durch einen elektrischen Motor (wurden einige ältere Modelle mit der Hand gesponnen), der einen Gegenstand turnusmäßig um eine feste Achse stellt, eine Kraft-Senkrechte auf die Achse anwendend. Die Zentrifuge-Arbeiten mit dem Ablagerungsgrundsatz, wo die zentripetale Beschleunigung dichtere Substanzen veranlasst, sich entlang der radialen Richtung (der Boden der Tube) zu trennen. Aus dem gleichen Grunde werden leichtere Gegenstände dazu neigen, sich zur Spitze zu bewegen (der Tube; im rotierenden Bild, bewegen Sie sich zum Zentrum).

Im gezeigten Bild hat die rotierende Einheit, genannt den Rotor, Löcher befestigt, die in einem Winkel (zum vertikalen) gebohrt sind. Reagenzgläser werden in diese Ablagefächer gelegt, und der Motor wird gesponnen. Da die Zentrifugalkraft in der Horizontalebene ist und die Tuben in einem Winkel befestigt werden, müssen die Partikeln nur eine kleine Entfernung reisen, bevor sie die Wand schlagen und unten zum Boden fallen. Diese Winkelrotoren sind im Laboratorium für den alltäglichen Gebrauch sehr populär.

Theorie

Protokolle für centrifugation geben normalerweise den Betrag der auf die Probe anzuwendenden Beschleunigung an, anstatt eine Rotationsgeschwindigkeit wie Revolutionen pro Minute anzugeben. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil zwei Rotoren mit verschiedenen Diametern, die mit derselben Rotationsgeschwindigkeit laufen, Proben verschiedenen Beschleunigungen unterwerfen werden. Während der kreisförmigen Bewegung ist die Beschleunigung das Produkt des Radius und das Quadrat der winkeligen Geschwindigkeit, und die Beschleunigung hinsichtlich "g" wird "Verhältniszentrifugalkraft" (RCF) traditionell genannt. Die Beschleunigung wird in Vielfachen von "g" gemessen (oder × "g"), die Standardbeschleunigung wegen des Ernstes an der Oberfläche der Erde, eine ohne Dimension durch den Ausdruck gegebene Menge:

:

wo

: ist die Gravitationsbeschleunigung der Erde,

: ist der Rotationsradius,

: ist die winkelige Geschwindigkeit in radians pro Einheitszeit

Diese Beziehung kann als geschrieben werden

:wo

: ist der Rotationsradius, der in Zentimeter (Cm) und gemessen ist

: ist in Revolutionen pro Minute (RPM) gemessene Rotationsgeschwindigkeit.

Geschichte und Vorgänger

Englischer militärischer Ingenieur Benjamin Robins (1707-1751) hat einen wirbelnden Arm-Apparat erfunden, um Schinderei zu bestimmen. 1864 hat Antonin Prandtl die erste Molkereizentrifuge erfunden, um Sahne von Milch zu trennen. 1879 hat Gustaf de Laval den ersten dauernden Schleuderseparator demonstriert, seine kommerzielle Anwendung ausführbar machend.

Typen

Es gibt an vielfachen Typen der Zentrifuge, die durch den beabsichtigten Gebrauch oder durch das Rotor-Design klassifiziert werden kann:

Typen durch das Rotor-Design:

• Zentrifugen des festen Winkels werden entworfen, um die Beispielbehälter in einem unveränderlichen Winkel hinsichtlich der Hauptachse zu halten.

Wenn sie

• Kopf schwingen (oder Eimer schwingen), haben Zentrifugen, im Gegensatz zu Zentrifugen des festen Winkels, ein Scharnier, wo die Beispielbehälter dem Hauptrotor beigefügt werden. Das erlaubt den Proben, nach außen zu schwingen, weil die Zentrifuge gesponnen wird.
• Dauernde röhrenförmige Zentrifugen haben individuelle Beispielbehälter nicht und werden für Großserienanwendungen verwendet.

Typen durch den beabsichtigten Gebrauch:

• Ultrazentrifugen werden optimiert, für einen Rotor mit sehr hohen Geschwindigkeiten zu spinnen, und sind in den Feldern der molekularen Biologie, Biochemie und Polymer-Wissenschaft populär. Dieser Typ kann vorbereitend oder analytisch, fester Winkel einschließen oder Hauptvarianten schwingen.
• Zentrifugen von Haematocrit werden verwendet, um den Prozentsatz von roten Blutzellen im ganzen Blut zu messen.
• Gaszentrifugen, einschließlich Zippe-Typ-Zentrifugen

Industriezentrifugen können gemäß dem Typ der Trennung des Bruchteils der hohen Speicherdichte von der niedrigen Dichte ein sonst klassifiziert werden:

• Schirm-Zentrifugen, wo die Schleuderbeschleunigung der Flüssigkeit erlaubt, einen Schirm von einer Sorte durchzuführen, durch die die Festkörper (wegen des granulometry nicht gehen können, der größer ist als die Schirm-Lücke oder wegen der Ansammlung). Allgemeine Typen sind:
• Zentrifugen des Schirms/Schriftrolle
• Rauschgifthändler-Zentrifugen
• Schälmesser-Zentrifugen
• Dekantiergefäß-Zentrifugen, in denen es keine physische Trennung zwischen der festen und flüssigen Phase, eher ein beschleunigtes Festsetzen wegen der Schleuderbeschleunigung gibt.
• Dauernde Flüssigkeit; allgemeine Typen sind:
• Feste Schüssel-Zentrifugen
• Konische Teller-Zentrifugen

Gebrauch

Das Isolieren von Suspendierungen

Einfache Zentrifugen werden in der Chemie, Biologie und Biochemie verwendet, um Suspendierungen zu isolieren und zu trennen. Sie ändern sich weit in der Geschwindigkeit und Kapazität. Sie umfassen gewöhnlich einen Rotor, der zwei, vier, sechs, oder noch viele numerierte Bohrlöcher enthält, innerhalb deren die Proben, die in Zentrifuge-Tuben enthalten sind, gelegt werden können.

Isotop-Trennung

Andere Zentrifugen, das erste, das die Zippe-Typ-Zentrifuge, getrennten Isotope und diese Arten von Zentrifugen ist, sind im Gebrauch in der Kernkraft und den Kernwaffenprogrammen.

Gaszentrifugen werden in der Uran-Bereicherung verwendet. Das schwerere Isotop von Uran (Uran 238) im Uran hexafluoride Benzin neigt dazu, sich an den Wänden der Zentrifuge zu konzentrieren, weil es spinnt, während das gewünschte Uran 235 Isotop herausgezogen und mit einer innerhalb der Zentrifuge auswählend gelegten Schaufel konzentriert wird. Man braucht viele tausend von Zentrifugen, um Uran genug für den Gebrauch in einem Kernreaktoren (ungefähr 3.5 % Bereicherung), und noch viele tausend zu bereichern, die sind, um es zum Waffenrang (über 90-%-Bereicherung) für den Gebrauch in Kernwaffen zu bereichern.

Luftfahrt und Raumfahrt

Menschliche Zentrifugen sind außergewöhnlich große Zentrifugen, die die Reaktionen und Toleranz von Piloten und Astronauten zur Beschleunigung über denjenigen prüfen, die im Ernst der Erde erfahren sind.

Die US-Luftwaffe am Holloman Luftwaffenstützpunkt, New Mexico bedient eine menschliche Zentrifuge. Die Zentrifuge an Holloman AFB wird von der Raumfahrtphysiologie-Abteilung zum Zweck der Ausbildung und des Auswertens zukünftiger Jagdflieger für den hohen-g Flug im Luftwaffenkampfflugzeug bedient.

Der Gebrauch von großen Zentrifugen, um ein Gefühl des Ernstes vorzutäuschen, ist für zukünftige langfristige Raummissionen vorgeschlagen worden. Die Aussetzung von diesem vorgetäuschten Ernst würde verhindern oder den Knochen decalcification und die Muskelatrophie reduzieren, die zu langen Zeiträumen von freefall ausgestellte Personen betreffen.

Das Geotechnical Zentrifuge-Modellieren

Das Zentrifuge-Modellieren von Geotechnical wird für die physische Prüfung von Modellen verwendet, die Böden einschließen. Zentrifuge-Beschleunigung wird angewandt, um Modelle zu erklettern, um die Gravitationsbeschleunigung zu erklettern und Prototyp-Skala-Betonungen zu ermöglichen, in Skala-Modellen erhalten zu werden. Probleme wie Bau- und Brücke-Fundamente, Erddämme, Tunnels und Steigungsstabilität, einschließlich Effekten wie das Druckwelle-Laden und Erdbeben-Schütteln.

Kommerzielle Anwendungen

• Zentrifugen mit einem Gruppe-Gewicht von bis zu 2,200 Kg pro Anklage werden in der Zuckerindustrie verwendet, um die Zuckerkristalle vom geistigen Mutter-Getränk zu trennen.
• Eigenständige Zentrifugen, um (handgewaschene) Kleidung - gewöhnlich mit einem Wasserausgang auszutrocknen.
• Zentrifugen werden in der Anziehungskraft verwendet, die an Epcot in der Welt von Walt Disney gelegen ist, die Reiter antreibt, die eine Kombination einer Zentrifuge und eines Bewegungssimulators verwenden, um das Gefühl vorzutäuschen, in Raum einzutreten.
• In der Boden-Mechanik verwerten Zentrifugen Schleuderbeschleunigung, um Boden-Betonungen in einem Skala-Modell zu denjenigen zu vergleichen, die in Wirklichkeit gefunden sind.
• Große Industriezentrifugen werden in Wasser und Abwasser-Behandlung allgemein verwendet, um Matsch auszutrocknen. Das resultierende trockene Produkt ist häufig genannter Kuchen und das Wasser, eine Zentrifuge verlassend, nachdem die meisten Festkörper entfernt worden sind, wird centrate genannt.
• Große Industriezentrifugen werden auch in der Erdölindustrie verwendet, um Festkörper von der Bohrflüssigkeit zu entfernen.
• Zentrifugen des Scheibe-Stapels, die von einigen Gesellschaften in der Ölsand-Industrie verwendet sind, um kleine Beträge von Wasser und Festkörpern vom Bitumen zu trennen
• Zentrifugen werden verwendet, um sich zu trennen, Sahne (entfernen Sie Fett) von Milch.

Separatoren im Molkereiwesen

• Separatoren sind Zentrifugen, die auf Farmen oder in Industriemolkereien verwendet sind, um Milch in creme und entrahmte Milch zu trennen.

Verweisungen und Zeichen

Weiterführende Literatur

Naesgaard u. a., das Modellieren der Fluss-Verflüssigung, seiner Milderung und des Vergleichs mit der Zentrifuge prüft

Siehe auch

• Gleichung von Lamm
• Ablagerung
• Zentrifugalkraft
• Centrifugation
• Gaszentrifuge
• Ablagerungskoeffizient
• Reinigung des Faktors
• Hydroextractor

Außenverbindungen

• RCF Calculator und Nomograph
• RPI Zentrifuge-Video
• OGEM LXJ Bohrschlamm-Zentrifuge
• Centrifugation Rotor-Rechenmaschine
• Laboratorium-Zentrifuge-Quellenzentrum
• Auswahl an historischen Zentrifugen im Virtuellen Laboratorium des Instituts von Max Planck für die Geschichte der Wissenschaft