Центрифуга (устройство расчеты)

Что такое центрифуга Центробежные механизмы

Если при некоторой скорости движения тела по окружности центростремительная сила оказывается недостаточной, то тело будет двигаться по инерции в направлении скорости, т. е. по касательной к окружности.

При этом оно будет удаляться в центробежном направлении. Это явление используется в так называемых центробежных машинах. К ним относятся, например, молочный сепаратор, сушильная машина и т. п., а также центрифуга, широко применяемая в медицине для осаждения частиц, взвешенных в различных биологических жидкостях, например, для отделения форменных элементов от плазмы крови.

Как устроена лабораторная центрифуга

Основу простейшей лабораторной центрифуги (рис. 2, а) составляет вертикальный валик B, приводимый во вращение электромотором Э. На валик насажен ротор с подвижными хомутиками, в которые вставляются пробирки П с подлежащей осаждению взвесью. При вращении вращении валика с достаточно большой скоростью пробирки располагаются горизонтально, как показано на рис. 2, б, и находящаяся в них взвесь приводится в движение по окружности с большой скоростью.

Центростремительная сила, которая действует при этом на взвешенные в жидкости частицы, создается силами молекулярного сцепления между ними и частицами окружающей их жидкости (сама жидкость связана с центром окружности через пробирки и хомутики). Если при некоторой скорости вращения ротора сила сцепления между частицами и жидкостью станет недостаточной, частицы будут отрываться от жидкости и постепенно оседать на дно пробирки.

Ротор с гнездами для пробирок расположен в корпусе К с крышкой, которая крепится к нему болтами Б. В основании аппарата находятся детали питания электродвигателя: дроссель Д и реостат Р для включения и регулировки скорости вращения ротора. Ротор имеет три ступени скорости вращения: 1000, 1500 и 2500 об/мин.

Как проверяют центрифугу

Действие центрифуги оценивают путем сравнения центростремительного ускорения, которое развивается в ней при наибольшей скорости вращения ротора, с укоренным силы тяжести. Например, центростремительное ускорение, развиваемое в медицинской центрифуге, при скорости вращения N =3000 об/мин на расстоянии R=10 см от центра вращения составляет 10⁴ м/сек²

Это ускорение превышает ускорение свободного падения тел примерно в 1000 раз. В современных ультрацентрифугах число оборотов достигает до 50 000 в минуту. В подобной центрифуге центростремительное ускорение будет превышать ускорение силы тяжести в 200 000 раз. Подобные ускорения никакими другими средствами достигнуты быть не могут.