離心機的前身起源於18世紀英國軍事工程師發明了一種用於確定阻力的旋轉臂裝置。在19世紀,歐洲一對兄弟想要將奶油與牛奶分離從而提出了一種乳製品離心機的設想,這對兄弟設計並改良了他們的作品,並在1875年展出了第一臺乳脂提取機,這也是世界上最早用於工業生產的離心機。之後發展出紡織品脫水用的三足式離心機,製糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機,直到20世紀30年代才發展出可連續操作的自動化離心機。事實上在中國古代,人們將陶罐系在繩索的一端,手握繩索的另一端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜,就是對離心分離原理的早期應用。
離心機有一個旋轉軸,可帶動物體圍繞它旋轉,從而對物體施加一個垂直於軸並且向外的力,也就是離心力,利用不同密度的物質沉降速度不同的原理,在離心加速度下導致更密集的物質和顆粒向遠離軸的方向移動,同時密度較小的物體會向靠近軸的方向移動,從而完成物質的分層。簡單的說就是密度大的物質沉降到管的底部,而密度小的物質上升到頂部,根據密度不同將物質逐級分層。雖然大多數現代離心機都是電動的,但是也有一種靈感來源於旋翼的手動變速器式離心設備。
在實際應用中根據分離要求和結構不同,設計了多種類型的離心機用於不同的場景。例如:
沉降離心機,滾筒是未穿孔的實心壁,主要用於純化懸浮液,可以加速懸浮液的自然沉積過程,其中固相和液相之間沒有物理分離,而是由於離心加速而加速沉降。常見的類型有:擺式離心機、分離器離心機(連續液體)、管式離心機。
過濾離心機,滾筒是穿孔的並且插入有過濾器,例如濾布、金屬絲網或篩子,懸浮液從內部到外部流過過濾器和滾筒,以這種方式,可以將固體材料過濾掉。過濾掉的類型取決於離心機的類型,常見的有:篩網/滾動離心機、推料離心機、反轉過濾器離心機、擺式離心機。
氣體離心機,用於同位素分離,例如用於富集核燃料以用於裂變同位素。六氟化鈾氣體中鈾(鈾-238)的較重同位素傾向於在旋轉時集中在離心機的壁上,而所需的鈾-235同位素被提取並濃縮。需要數千次離心才能將鈾濃縮到足以用於核反應堆(約3.5%濃縮),以及數千種濃縮以將其濃縮為武器級(超過90%的濃縮)用於核武器。
其他如大型離心機,用於模擬高重力或加速環境(例如,測試飛行員的高G訓練)。中型離心機用於洗衣機和一些遊泳池,用於擰乾織物中的水等。其他就不一一贅述,本次關於離心機就介紹到這,更多內容請關注蘭帆科技。