Odstředivka

Odstředivka  je zařízení, které využívá odstředivou sílu . Jde o mechanismus , který zajišťuje rotaci předmětu působení odstředivé síly. Používají se k oddělování plynných, kapalných nebo zrnitých těles různých hustot , stejně jako v jiných případech vyžadujících napodobení zvýšené gravitace .

Odstředivky se používají v laboratorní praxi, v zemědělství k čištění obilí, vymačkávání medu z plástů, oddělování tuku od mléka (viz separátor ), v průmyslu k úpravě rud , při výrobě škrobu a sirupu, v textilní výrobě, v prádelnách k vymačkání vody z prádla , atd. Vysokorychlostní plynové odstředivky se používají k separaci izotopů , především izotopů uranu v plynné sloučenině ( hexafluorid uranu UF 6 ).

Aplikace

Separace látek

Separace ( lat.  separatio ) jsou různé procesy oddělování smíšených objemů nepodobných částic, směsí, kapalin různé hustoty, emulzí, pevných materiálů, suspenzí, pevných částic nebo kapiček v plynu. Při separaci nedochází ke změně chemického složení separovaných látek. Separace je možná, pokud existují rozdíly v charakteristikách složek ve směsi: ve velikosti pevných částic, v jejich hmotnosti , tvaru, hustotě , koeficientech tření , pevnosti , pružnosti , smáčivosti povrchu , magnetické susceptibilitě, elektrické vodivosti , radioaktivitě . a další.

Vlastnosti, kterými se separační produkty odlišují, se nemusí shodovat s vlastnostmi, kterými se směs složek odděluje při výrobě. Například při separaci vedlejší horniny a uhlí mohou produkty se stejnou hustotou obsahovat různá množství popela, což odlišuje vysoce kvalitní uhlí. Samotného separačního procesu se účastní velmi velký počet samostatných malých částic, mezi nimiž jsou částice s mezilehlými vlastnostmi ve vztahu k nezbytným vlastnostem. Z výchozí směsi po průmyslových separacích nelze získat absolutně čisté frakce separovaných složek, ale pouze produkty s jejich převažujícím obsahem.

Volba separační metody závisí na procentuálním složení a vlastnostech separované směsi a jejích složek, na míře shody požadovaných vlastností výsledných produktů s důsledky separace a na vlastnostech složek. K oddělení zpravidla dochází nejen hlavním rysem, který odlišuje složky ve směsi, ale řadou vlastností. Separační procesy se liší od vnějších podmínek a od aparátu, ve kterém separace probíhá.

Medicína a biologie Potravinářský průmysl

Separátory se používají v mlékárenském průmyslu k čištění mléka od mechanických nečistot a bakterií (viz baktofuge ), k oddělení mléka na smetanu a odstředěné mléko. [jeden]

Separace izotopů

Odstředivá technologie separace izotopů je široce používána v jaderné technologii jako nejúčinnější. Je založena na separaci plynných sloučenin zpracovávané látky ve speciálních plynových odstředivkách .

Imitace gravitace

Fyzická aktivita

Centrifugy se používají k fyzickému tréninku lidí, kteří budou čelit potřebě značného přetížení v procesu výkonu práce. Například při výcviku bojových pilotů a astronautů . V Rusku se výcvik kosmonautů na centrifuze provádí v Centru přípravy kosmonautů Yu.A.Gagarina .

Existují projekty, které mají kompenzovat negativní dopad dlouhodobého vlivu stavu beztíže na astronauty vytvářením umělé gravitace v centrifugách.

Slévárna

Odstředivky se používají pro odlévání malých objemů kovu nebo jiných odlévacích materiálů do forem. Jedná se o typ vstřikování . Odstředivka umožňuje zvýšit tlak formovací hmoty ve formě při lití a vytlačuje bublinky plynu, což snižuje počet formovacích vad.

Samovyrovnávací efekt

Samovyrovnávací efekt lze pozorovat u odstředivek určených pro ždímání oděvů. Se zvyšujícími se otáčkami se odstředivka nejprve začne třást, poté přejde vrchol třesení, třepání se sníží a odstředivka dosáhne provozní rychlosti.

Pokud je prádlo příliš nerovnoměrné, nemusí dojít k samovyrovnávacímu efektu. V tomto případě je nemožné dosáhnout provozních otáček - odstředivka přejde do "vzdálenosti" (začne se dotýkat těla bubnem a klepat).

Samovyvažovací efekt je založen na tom, že těleso, které nemá pevně definovanou osu rotace, se otáčí kolem svého těžiště (jasně se to projeví, když rozbalíte propisku ležící na stole, nebo mobilní telefon) .

Technicky je to realizováno pružným zavěšením bubnu odstředivky (často spolu s hnacím motorem) k hlavnímu tělesu zařízení. Pružné odpružení (obvykle pryžové tlumiče) umožňuje pohyb bubnu odstředivky v radiálním směru (v libovolném směru) až o několik centimetrů. V tomto případě jsou náklon a axiální posuvy fixovány relativně pevně.

Během rotace má buben tendenci se otáčet vzhledem ke svému těžišti, čímž posunuje osu pohonu o určitý poloměr (rovný vzdálenosti od osy k těžišti). Pokud tato vzdálenost zapadá do průběhu pružného závěsu, buben odstředivky se otáčí kolem svého těžiště a osa pohonu (a závěs) se pohybuje po kružnici, která je popsána středem bubnu. (Vzhledem k malému průměru kruhu a vysoké frekvenci otáčení je tento pohyb vizuálně vnímán jako vibrace). Při změně polohy těžiště (nerovnoměrný odběr vody) se buben začne otáčet vůči tomuto novému středu a osa pohonu a zavěšení „doprovázejí“ změněné kruhové pohyby středu bubnu.

Samovyvažování se zpravidla používá u odstředivek se svislým bubnem (závěsné zařízení je jednodušší a je možné předběžné rovnoměrné uspořádání materiálu), stejný efekt se však (do určité míry) využívá i při automatickém praní stroje s vodorovným bubnem - buben se vším je v nich pružně zavěšen.utěsněná nádrž na vodu ho obklopuje, což je možné díky relativně nízké rychlosti bubnu. Při roztočení osa bubnu (spolu s nádrží a pohonem) provádí kruhové pohyby vzhledem k aktuálnímu těžišti bubnu (viditelné jako vibrace) a elastický závěs tyto pohyby odděluje (a umožňuje) od hlavního těleso, ve kterém jsou pro zvýšení setrvačnosti upevněny závaží ve formě pevných kovových nebo betonových bloků, které tvoří významnou část celkové hmotnosti automatu.

Také u odstředivek (zejména u některých automatických praček) se někdy používá automatické vyvažování (během provozu) - posunutí předem fixovaných protizávaží (pod kontrolou elektroniky), aby se těžiště bubnu dostalo do geometrického tvaru. osa otáčení.

Samovyvažovací zařízení jsou určena k vyvažování rychle rotujících těles za pohybu, jejichž nevyváženost se během provozu mění. Samovyvažovací zařízení se skládají z kompenzačních závaží připevněných k rotujícímu tělesu nebo/a kompenzačních materiálů, které vyplňují tělesnou dutinu.

Při určitých rychlostech otáčení nosného tělesa se vyrovnávací závaží sama dostávají do polohy, ve které toto těleso vyvažují. Samotný kompenzační materiál zatéká do lehké části nosného tělesa a tím snižuje jeho nevyváženost. Pokud se nevyváženost neustále mění, pak CG nebo CM tuto skutečnost nepřetržitě monitorují, což zajišťuje plynulé vyvažování.  

Centrifugy pro laboratorní účely

Centrifugy pro laboratorní použití jsou klasifikovány podle rychlosti otáčení rotoru nebo podle celkového objemu naložených vzorků.

Podle objemu:

  • Mikrocentrifugy (ošetření zkumavek typu Eppendorf ( It. ), 1,5-2,0 ml každá)
  • Obecné laboratorní centrifugy (celkový objem vzorku cca 0,5 l)
  • Specializované velkoobjemové odstředivky (obvykle do 6 l). Příkladem specializovaných centrifug jsou centrifugy na zpracování krve. Zařízení takové centrifugy je úzce specializované na jeden úkol – otáčení polyetylenových nádob s krví. Taková odstředivka má vysoce výkonný motor, ale otáčky rotoru jsou z hlediska spotřeby energie mnohem nižší než u podobné odstředivky.

Vezměte prosím na vědomí, že objem vzorku pro centrifugu je vypočítán za předpokladu, že jeho hustota je 1 g/cm³, pokud je hustota vzorku vyšší než 1,2 g/cm³, je nutné objem zpracovávaného materiálu zmenšit, jinak se může centrifuga rozbít.

Podle rychlosti:

  • Mikrocentrifugy (zpracování eppendorfových zkumavek, obvykle nevyžaduje vysoké otáčky) - rychlost až 13 400 ot./min.
  • Obecné laboratorní centrifugy – mají značnou všestrannost a mohou pracovat se zkumavkami Eppendorf a jinými nádobami s rychlostí rotoru od 200 ot./min do 15 000 ot./min.,
  • Odstředivky s vysokým výkonem, jsou také vysokorychlostní - řeší všechny možné laboratorní úlohy (kromě ultracentrifugace ); otáčky rotoru od 1000 ot./min do 30 000 ot./min.
  • Ultracentrifugy - otáčky rotoru od 2000 ot./min do 150 000 ot./min.

Odstředivky jsou stolní a podlahové (s nožičkami).

Viz také

Poznámky

  1. ↑ SEPARÁTORY

Odkazy