离心机

一、工作原理

1. 离心力的产生：离心机通过高速旋转产生强大的离心力。当离心机启动后，电机带动转鼓高速旋转，转鼓内的物质也随之旋转。根据牛顿第二定律，旋转的物体具有离心力，其大小与物体的质量、旋转半径和角速度的平方成正比，方向指向旋转中心的外侧。

2. 分离过程

①　固液分离：待分离的固液混合物放入离心机转鼓内，随着转鼓高速旋转，固体颗粒在离心力作用下向转鼓壁方向运动，液体则在固体颗粒之间的空隙中向转鼓中心方向运动。由于固体和液体的密度不同，密度较大的固体颗粒受到的离心力较大，会更快地向转鼓壁移动，最终在转鼓壁上形成滤饼，而液体则通过转鼓壁上的滤孔或溢流口排出，从而实现固液分离。

②　液液分离：对于两种互不相溶的液体混合物，在离心力作用下，两种液体因密度不同产生分层现象，密度较大的液体靠近转鼓壁，密度较小的液体靠近转鼓中心。通过设置不同的排液口，可分别收集两种液体，实现液液分离。

二、基本构造

1. 驱动系统：是离心机的动力来源，主要由电机和转轴组成。电机提供离心的旋转速度，通过皮带将旋转速度传送给转轴，转轴支撑转子铁芯并输出转矩。中国离心机采用最多的驱动方式为双电机结构，此外还有液压驱动方式等。

2. 离心室：用于安放离心机转头的圆柱形空腔，内壁用不锈钢板制成，在离心室内壁和外壁之间设有绝热材料的保温层，用以控制离心室温度，确保其在真空、低温下进行高速旋转，防止转头发生爆炸事故伤害人体。

3. 转头：是放置离心管进行离心的部件，分为角度转头、甩平转头、垂直转头等，不同转头的转速和配套使用的离心管容量各不相同。

4. 冷冻系统：通常由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等部件组成，作用是将离心室的温度冷却下来，离心机冷却系统分风冷和水冷。安装此类装置的冷冻离心机多应用于医药领域。

5. 真空系统：离心时由于高速旋转，空气流会影响转头平稳，因此需要利用真空泵对离心机进行抽真空。离心真空泵是由离心压缩机发展而来。

6. 操作系统：用于控制离心机的运行参数，如转速、时间、温度等，还具备自动转头识别、多档设置的升速 / 降速控制、程序记忆和储存功能等。

三、分类方式

1. 按分离方式分类

①　过滤式离心机：主要通过离心力将混合液甩向转鼓壁，液体通过转鼓壁上的小孔及内部的滤网流出，固体被滤网截留。

②　沉降式离心机：通过固液体或液液体不同的比重差，使比重较大的物料先沉积在转鼓壁内侧，较轻的物料则在内侧形成液环，达到分离要求后，用撇液装置将内层液体抽出或使其从上部档液板自行溢出。

③　分离式离心机：用于分离两种密度不同且互不相溶的液体，通过离心力使液体分层，再分别排出。

2. 按分离因数分类

①　常速离心机：分离因数一般在 3000 以下，适用于颗粒较大、密度差较大的物料分离。

②　高速离心机：分离因数在 3000-50000 之间，常用于分离颗粒较小、密度差较小的物料。

③　超高速离心机：分离因数大于 50000，主要用于分离极细颗粒或分子量较大的物质。

3. 按操作方式分类

①　间歇式离心机：其操作是间歇性的，包括进料、分离、卸料等步骤，在一个周期内完成后再进行下一个周期，适用于处理量较小、物料性质变化较大的情况。

②　连续式离心机：能够连续进料、分离和卸料，生产效率高，适用于大规模生产和物料性质稳定的场合。

四、应用领域

1. 化工领域：用于各种化工原料、中间体及产品的分离、提纯和浓缩，如染料、颜料、塑料颗粒、橡胶助剂等的生产过程。

2. 医学领域：在临床检验中，用于分离血液、尿液等生物样品中的细胞、蛋白质、核酸等成分，还可用于药品生产中的固液分离、微生物培养后的菌体分离等。

3. 食品加工领域：可用于分离蛋白质、淀粉、果汁、油脂等，如在制糖工业中分离结晶砂糖，在乳制品工业中分离奶油和牛奶，在植物油生产中分离油和渣等。

4. 环保领域：用于污水处理中污泥的脱水，以及工业废水处理中悬浮物的分离，可有效减少污染物的排放，实现水资源的循环利用。

5. 资源开发领域：在矿石选别中，用于分离不同密度的矿物颗粒，提高矿石的品位和回收率，还可用于石油开采中的原油脱水、脱盐等过程。