Центрифу́га ( ) — машина або прилад для поділу суміші з сипких тіл чи рідин на складові частини дією відцентрової сили. Використовують для розділення гідросумішей (пульп, суспензій) на тверду та рідку фази, для отримання зневодненого продукту (осаду) та рідкої фази (фугату).

Загальний опис Центрифуги застосовують у лабораторній практиці, у сільському господарстві (для очищення зерна, видавлювання меду зі стільників, виділення жиру з молока), а також у промисловості: для збагачення руд, в крохмале-патоковому й текстильному виробництві, у пральних машинах для віджиму води з білизни тощо. Високошвидкісні газові центрифуги застосовуються для розділення ізотопів, в першу чергу ізотопів урану у газоподібній сполуці (гексафториду урану UF6).

У медичній та лабораторній практиці центрифуги використовують для фракціонування крові на плазму, сироватку та формені елементи: еритроцити, лейкоцити, тромбоцити. У молекулярній біології та біохімії високошвидкісні центрифуги (ультрацентрифуги) застосовують для осадження й очищення макромолекул, зокрема ДНК, РНК, білків, а також для виділення окремих клітинних органел (наприклад, мітохондрій та рибосом).

Крім того, центрифуги використовують під час випробувань космонавтів та льотчиків.

У гірничій промисловості центрифуги широко застосовують при збагаченні корисних копалин для зневоднення продуктів збагачення, частинок дрібних класів (шламів, продуктів флотації, концентратів, промпродуктів та інші) або розділенні частинок за крупністю.

За характером процесів центрифугування, центрифуги поділяють на фільтрувальні та осаджувальні.

Центрифуги оснащені перфорованими роторами конічної (переважно у фільтрувальних центрифуг) або циліндричної (в осаджувальних центрифугах) конфігурації, розташованими горизонтально або вертикально. У процесі фільтрування на центрифузі виділяють три періоди: утворення осаду (власне фільтрування), його ущільнення та механічне сушіння. Осад вивантажується під дією вібрації ротора або за допомогою шнека. У шнековій осаджувальній (відсаджувальній) центрифузі після осадження частинок осад транспортується шнеком по ротору та одночасно зневоднюється. Фугат стікає вздовж спірального шнекового каналу у зону осадження. У центрифуг зі шнековим розвантаженням осьова швидкість переміщення осаду визначається відносною частотою обертання шнека, середнім діаметром ротора, довжиною шнека. У центрифуг з вібраційним розвантаженням середня швидкість руху осаду у роторі залежить від частоти та амплітуди його коливання, діаметра, кута нахилу твірної до осі обертання, частоти обертання, а також густини та коефіцієнта зовнішнього тертя вихідного та зневодненого продуктів. Розмір граничного зерна при роботі центрифуги на вугільних шламах 0,04–0,08 мм, а на рудних гідросумішах — 0,005–0,03 мм.

Показники роботи центрифуг Одним з основних показників роботи центрифуги є індекс продуктивності, що характеризує відносну розподільну здатність центрифуги.

Технологічна ефективність осаджувальних центрифуг оцінюється за ступенем вилучення в осад твердої фази. Залежно від характеристики матеріалу, режиму роботи центрифуги та її конструкції технологічна ефективність змінюється від 55 до 90 %. У вугільній промисловості осадні центрифуги використовуються для зневоднювання антрацитів, та іншого енергетичного вугілля, незбагачених шламів та рідше флотаційних концентратів. При зневоднюванні концентратів флотації коксівного вугілля осадні центрифуги характеризуються нижчими технологічними показниками (наприклад, вологість осаду більша на 3–5 %). У фільтрувальних вібраційних центрифуг вологість осаду складає 7—10 %, а в шнекових, при інших рівних умовах, — на 1–1,5 % менше.

Часто для оцінки технологічних характеристик центрифуг використовують число Фруда. Число Фруда характеризує співвідношення між силою інерції та зовнішньою силою, у полі якої відбувається рух, що діють на елементарний об'єм рідини або газу:

де  — характерна швидкість,  — прискорення, що характеризує дію зовнішньої сили,  — характерний розмір області, у якій розглядається течія.

Для промислових центрифуг число Фруда Fr = 1000—2000.

Продуценти У деяких країнах осадні центрифуги виготовляються з роторами, що мають горизонтальну вісь обертання. У практиці збагачування корисних копалин найбільше розповсюдження мають вертикальні фільтрувальні центрифуги з вібраційним та шнековим розвантаженням, а також осаджувальні центрифуги. Основним виготовлювачем центрифуг в Україні є завод імені О. Пархоменко (м. Луганськ).

Тренування космонавтів

Див. також

Фільтрувальні центрифуги Осадні центрифуги Центрифугування Лабораторна центрифуга

Примітки

Джерела

Білецький В. С., Смирнов В. О. Технологія збагачення корисних копалин ((посібник з грифом Мінвузу). — Донецьк: Східний видавничий дім, 2004.- 272 с. (друге видання — 2009 р.) Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Техніка та технологія збагачення корисних копалин. Частина III. Заключні процеси. — Кривий Ріг: Криворізький національний університет. 2019. — 230 с.

Посилання

RCF Calculator and Nomograph Centrifugation Rotor Calculator