基本概念：

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

按工艺用途可将离心机分为：过滤式离心机、沉降式离心机。

离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶，航天训练等部门。

一、离心机分类及原理介绍展开

离心机的简单分类

过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力（配合适当的滤材），将固液混合液中的液相加速甩出转鼓，而将固相留在转鼓内，达到分离固体和液体的效果，或者俗称脱水的效果。

沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力，加快混合液中不同比重成分（固相或液相）的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

离心原理

当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。

此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物质的质量成反比，颗粒越小扩散越严重。而沉降是相对的，有条件的，要受到外力才能运动。沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。

离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。

离心力（g)和转速（rpm)之间的换算

G=1.11×10^(-5)×R×(rpm)^2

式中，G为离心力，一般以g（重力加速度）的倍数来表示。

10^(-5) 即10的负五次方，(rpm)^2转速的平方，R为半径，单位为厘米。

常见离心机产品的相关转速参考

1. 三足式离心机（转速600-1200r/min）
2. 平板式离心机（转速600-1200r/min）
3. 台式离心机（多用于实验室 转速0-22000r/min）
4. 卧式离心机（转速870-6000r/min）
5. 碟式分离机（转速4000-10000r/min）
6. 管式高速分离机（转速30000r/min）

二、离心机相关行业标准展开

行业标准：

标准代号	标准名称	标准代号	标准名称
GB/T 10901-2005	离心机性能测试方法	GB 19815-2005	离心机安全要求
GB 6065-1985	TZ立式振动离心机	GB 12258-1990	医用低速离心机
JB/T 3263-2000	卧式振动离心机	JB/T 4064-2005	上悬式离心机
JB/T 5519-1991	高速冷冻离心机	JB/T 6118-1992	TCL沉降过滤离心机
JB/T 53190-1999	三足式离心机 产品质量分等	JB 447-1985	卧式活塞推料离心机技术条件
JB/T 502-2004	螺旋卸料沉降离心机	JB/T 5284-1991	防爆型刮刀卸料离心机
GB/T 4774-2004	分离机械 名词术语	GB 7779-2005	离心机型号编制方法
GB/T10894-2004	分离机械 噪音测试方法	GB/T10895-2004	离心机 分离机 机械振动测试方法
JB/T 447-2004	活塞推料离心机	JB/T 10411-2004	离心机、分离机奥氏体钢锻件超声检测及质量评级
JB/T 8051-2006	离心机转鼓强度计算规范	JB/T 8865-2001	活塞推料离心机用滤网
JB/T 9095-1999	离心机、分离机锻焊件无损探伤技术规范	JB/T 7217-2006	分离机械涂装通用技术条件
JB/T 6418-2006	分离机械 清洁度测定方法

三、离心机设计的一般原则展开

分离因数Fr

分离因数计算公式：Fr = F离心力/F重力 = mω?2r/mg = ω?2r/g = （2*π*r/r*rpm） ?2*r/g

工程计算化简公式：Fr = 1.12*10^(-3)*r*（rpm）^2 注：r为半径，单位为米，rpm为转速，单位为r/min

沉降因数Vc

沉降系数：根据1924年Svedberg（离心法创始人--瑞典蛋白质化学家）对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。沉降系数是以时间表示的。用离心法时，大分子沉降速度的量度，等于每单位离心场的速度。或s = v/ω2r。s是沉降系数，ω是离心转子的角速度（弧度/秒），r是到旋转中心的距离，v是沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，并且通常为1~200×10^-13秒范围，10^-13这个因子叫做沉降单位S，即1S=10^-13秒。

物体围绕中心轴旋转时会受到离心力F的作用。当物体的质量为M、体积为V、密度为D、旋转半径为r、角速度为ω（弧度数/秒）时，可得：

F = M*ω*2*r 或者 F = V*D*ω*2*r（1）

上述表明：被离心物质所受到的离心力与该物质的质量、体积、密度、离心角速度以及旋转半径呈正比关系。离心力越大，被离心物质沉降得越快。在离心过程中，被离心物质还要克服浮力和摩擦力的阻碍作用。浮力F′和摩擦力F′′分别由下式表示：

F’ = V*D’*ω*2*r?（2）

F’’ = f*dr/dt?（3）

其中D’为溶液密度，f为摩擦系数，dr/dt为沉降速度（单位时间内旋转半径的改变）。

基本原理在一定条件下，可有：

F = F’+F’’

V*D*ω2r=V*D’ω2r?+?f*dr/dt

dr/dt?= Vω2r?(D-D’)/f?(4)

式(4)表明，沉降速度与被离心物质的体积、密度差呈正比，与f成反比。若以S表示单位力场（ω2r=1）下的沉降速度，则S=V*(D-D’)/f*S即为沉降系数。

悬浮液特性

在某些混合物中，分布在液体材料中的物质并不是被溶解，而仅仅是分散在其中，一旦混合物停止振荡，就会沉淀下来，这种不均匀的、异质的混合物，我们称之为悬浮液（suspension）。

悬浮液中的溶质，因布朗运动而不能很快下沉，此时固体分散相与液体的混合物称悬浮液。悬浮液中的固体颗粒的粒径为10-3~10-4cm，大于胶体。

鼓壁质量的离心力引起的应力和形变

离心机转鼓是一个每分钟转动数百至数万转以上的高速回转壳体。高速回转时，在离心力的作用下转鼓壁内要产生很大的应力，这些应力是由于高速回转时，鼓壁金属的自身质量产生的离心力，及在转鼓内壁上所附着的筛网，物料和液体层所产生的离心力都作用在鼓壁上，使转鼓壁内产生相应的应力。因此，转鼓的强度计算必须同时考虑这几部分离心力所产生的应力。可用下列拉普拉斯方程进行计算：

设转鼓壁的半径为R，鼓壁的厚度为S，高度为L，密度为ρ₀，在转鼓上划出密度为α的细条，当转鼓以一定的角度ω旋转时，转鼓细条单元所产生的离心力为：

C = LαSρ₀Rω²

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