Co to jest wirowanie i dlaczego jest używane

click fraud protection

Termin wirówka może odnosić się do maszyny, w której znajduje się szybko obracający się pojemnik do oddzielania jego zawartości gęstość (rzeczownik) lub akt użycia maszyny (czasownik). Wirówki są najczęściej używane do oddzielania różnych cieczy i cząstek stałych od cieczy, ale mogą być stosowane do gazów. Są one również wykorzystywane do celów innych niż separacja mechaniczna.

Wynalazek i wczesna historia wirówki

Współczesna wirówka ma swoje początki w aparacie z wirującym ramieniem zaprojektowanym w XVIII wieku przez angielskiego inżyniera wojskowego Benjamina Robinsa w celu określenia oporu. W 1864 r. Antonin Prandtl zastosował tę technikę do oddzielenia składników mleka i śmietany. W 1875 r. Brat Prandtla, Alexender, udoskonalił tę technikę, opracowując maszynę do ekstrakcji tłuszczu maślanego. Podczas gdy wirówki są nadal używane do oddzielania składników mleka, ich zastosowanie rozszerzyło się na wiele innych dziedzin nauki i medycyny.

Jak działa wirówka

Wirówka ma swoją nazwę siła odśrodkowa

instagram viewer
- wirtualna siła, która ciągnie wirujące obiekty na zewnątrz.Siła dośrodkowato prawdziwa siła fizyczna w pracy, ciągnąca wirujące przedmioty do wewnątrz. Kręcenie wiadrem z wodą jest dobrym przykładem tych sił w pracy.

Jeśli wiadro obraca się wystarczająco szybko, woda jest ciągnięta do wewnątrz i nie rozlewa się. Jeśli wiadro jest wypełnione mieszaniną piasku i wody, powstaje wirowanie wirowanie. Według osadzanie Zasadniczo zarówno woda, jak i piasek w wiadrze zostaną przyciągnięte do zewnętrznej krawędzi wiadra, ale będą gęste cząsteczki piasku opadną na dno, podczas gdy lżejsze cząsteczki wody zostaną przesunięte w kierunku Centrum.

Przyspieszenie dośrodkowe zasadniczo symuluje wyższą grawitację, jednak należy pamiętać o tym Sztuczna grawitacja to zakres wartości, w zależności od odległości obiektu od osi obrotu, a nie stałej wartość. Efekt jest tym większy, im dalej obiekt się porusza, ponieważ przemieszcza się on na większą odległość dla każdego obrotu.

Rodzaje i zastosowania wirówek

Wszystkie typy wirówek oparte są na tej samej technice, ale różnią się zastosowaniami. Główne różnice między nimi to prędkość obrotu i wirnik projekt. Wirnik jest jednostką obrotową w urządzeniu. Wirniki o stałym kącie trzymają próbki pod stałym kątem, wirniki z głowicą wychylną mają zawias, który umożliwia kołysanie naczyń na próbki na zewnątrz wraz ze wzrostem prędkości wirowania, a ciągłe wirówki rurowe mają jedną komorę zamiast pojedynczej próbki kancelaria.

Rozdzielanie cząsteczek i izotopów: Niezwykle szybkie wirówki i ultrawirówki wirują z tak dużymi prędkościami, że można je stosować do oddzielania cząsteczek o różnych masach, a nawet izotopy atomów. Separacja izotopowa jest wykorzystywana do badań naukowych oraz do produkcji paliwa jądrowego i broni jądrowej. Na przykład do wzbogacenia można zastosować wirówkę gazową uran, ponieważ cięższy izotop jest wyciągany bardziej na zewnątrz niż lżejszy.

W laboratorium: Wirówki laboratoryjne również wirują z dużą prędkością. Mogą być wystarczająco duże, aby stać na podłodze lub wystarczająco małe, aby spoczywać na blacie. Typowe urządzenie ma wirnik z wywierconymi pod kątem otworami do przechowywania probówek na próbki. Ponieważ probówki na próbki są ustawione pod kątem, a siła odśrodkowa działa w płaszczyźnie poziomej, cząsteczki poruszają się na niewielką odległość przed uderzeniem w ścianę rurki, umożliwiając ślizganie się gęstego materiału na dół. Podczas gdy wiele wirówek laboratoryjnych ma wirniki o stałym kącie, wirniki z wychylnymi łyżkami są również powszechne. Takie maszyny są stosowane do izolowania składników niemieszalnych cieczy i zawieszenia. Zastosowania obejmują oddzielanie składników krwi, izolowanie DNA i oczyszczanie próbek chemicznych.

Symulacja wysokiej grawitacji: Duże wirówki mogą być używane do symulacji wysokiej grawitacji. Maszyny mają wielkość pokoju lub budynku. Wirówki ludzkie służą do szkolenia pilotów testowych i prowadzenia badań naukowych związanych z grawitacją. Wirówki mogą być również używane jako przejażdżki po wesołym miasteczku. Podczas gdy ludzkie wirówki są zaprojektowane tak, aby osiągać 10 lub 12 grawitacji, maszyny o dużej średnicy, inne niż ludzkie, mogą wystawiać próbki do 20 razy normalnej grawitacji. Ta sama zasada może pewnego dnia zostać wykorzystana do symulacji grawitacji w przestrzeni.

Wirówki przemysłowe są stosowane do oddzielania składników koloidów (takich jak śmietana i masło od mleka), w przygotowaniu chemicznym, czyszczeniu ciał stałych z płynu wiertniczego, suszeniu materiałów i uzdatnianiu wody w celu usunięcia szlamu. Niektóre wirówki przemysłowe polegają na sedymentacji w celu oddzielenia, podczas gdy inne oddzielają materię za pomocą sita lub filtra. Wirówki przemysłowe służą do odlewania metali i przygotowywania chemikaliów. Różnica grawitacji wpływa na skład fazowy i inne właściwości materiałów.

Codzienne aplikacje: Średnie wirówki są powszechne w życiu codziennym, głównie w celu szybkiego oddzielania cieczy od ciał stałych. Pralki wykorzystują wirowanie podczas wirowania, aby oddzielić wodę od prania. Podobne urządzenie wyrzuca wodę z kostiumów kąpielowych. Błystki do sałatek, używane do mycia, a następnie wirowania suchej sałaty i innych zieleni, są kolejnym przykładem prostej wirówki.

Powiązane techniki

Chociaż wirowanie jest najlepszą opcją do symulacji wysokiej grawitacji, istnieją inne techniki, które można zastosować do oddzielenia materiałów. Obejmują one filtrowanieprzesiewanie, destylacja, dekantacja, i chromatografia. Najlepsza technika aplikacji zależy od właściwości użytej próbki i jej objętości.

instagram story viewer