制造业中的离心:定义、应用和优点
离心是一种材料在圆柱形室中旋转的过程,该室绕固定轴旋转,利用沉降过程和向心加速度力以机械方式将混合材料彼此分离。尽管离心机在实验室环境中用于纯化生物样本,并大量用于浓缩铀以用于核燃料,但它们在制造业中也很常见,用于多种用途,包括处理市政废水以及生产药品或疫苗等活体药物培养物。使用离心的其他常见制造领域包括食品加工业、采矿和选矿以及一般化学加工。
通过离心力旋转材料会导致不同密度的材料混合物以两种关键方式分离。较重或较密的材料会被重力吸引向离心机的底部和圆筒的外壁,而较轻的材料受离心力的影响较小,并且更靠近旋转轴的中心,在旋转过程中可以将其去除。在食品纯化和制造中,离心通常用于从精炼早期产生的母液材料中分离糖晶体。离心机也广泛应用于乳制品行业,将原奶旋转成奶油和脂肪含量低于原产品的牛奶。
当使用离心分离母液或类似液体中的致密固体时,它们的旋转力超过重力的 1,000 至 20,000 倍。这些类型的离心机可以基于六种类型的设计之一构建,包括利用沉降特性来分离材料的水力旋流器、管式和室碗设计。无孔篮、盘式分离器和倾析器设计在与较稠密的化合物分离后都需要手动或机械去除较轻的材料。然而,无论离心机设计如何,所有型号都使用沉降或滤网(例如穿孔篮型号)来将材料彼此隔离。
截至2011年,估计约有200个特定工业领域需要离心机。由于每个行业都有独特的要求,因此离心机无法像其他常见机械设备(例如电机或阀门)那样进行批量生产。这使得离心机设备比其他类型的工业硬件更昂贵,并且通常无法重复使用或转售用于其他目的。
例如,离心铸造需要特殊的金属铸造设备,能够承受熔融金属和其他晶体材料(如铁、铜和玻璃)的温度。当液态金属被送入并抛向模具壁并凝固时,铸造模具本身在离心机中心内绕其主轴旋转。这一过程将金属中较轻的杂质迫使到模具的内表面,随后可以将其磨掉,从而制造出更可靠、更耐用的产品。
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来源链接
- https://www.lenntech.com/library/clarification/clarification/centrifugation.htm
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