Wirowanie
Trwają prace nad propozycją połączenia wirówek i wirówek .
Opinie na temat tej propozycji są zebrane w sekcji Wikipedii: Strony do scalenia . Poważne zmiany dokonane w międzyczasie w artykułach powinny być komentowane na tej samej stronie.
Właśnie umieściłeś szablon {{to be merged}} , wykonaj następujące kroki:
| 1. |
Przyklej baner do innych stron, które mają zostać scalone : |
Użyj tego tekstu: {{à fusionner |Centrifugeuse |Centrifugation}} |
|---|---|---|
| 2. |
Ważne : dodaj sekcję na stronach do scalenia , podając uzasadnienie swojej propozycji. |
Aby utworzyć sekcję: |
| 3. |
Pamiętaj, aby w miarę możliwości powiadomić głównych współtwórców strony i powiązanych projektów . |
Użyj tego tekstu: {{subst:Avertissement fusion |Centrifugeuse |Centrifugation}} |
Wirowanie jest sposób oddzielania związków o mieszaniny na podstawie ich różnic w gęstości na poddawaniu siły odśrodkowej . Rozdzielana mieszanina może składać się albo z dwóch faz ciekłych, albo z cząstek stałych zawieszonych w płynie . Stosowanym aparatem jest wysokoobrotowa maszyna wirująca zwana wirówką . Technika ta nie jest częścią operacji jednostkowych w inżynierii procesowej .
Etymologia
Słowo wirowanie pochodzi od czasownika „wirówka”, który pochodzi od łacińskiego fugere, co oznacza „uciekać” i „od środka”, do którego dodany jest przyrostek -ation oznaczający działanie, efekt fizyczny.
Zasada
Oddzielenie związków z mieszaniny można przeprowadzić przez sedymentację pod działaniem samego grawitacji, ale czasami uzyskanie dobrych wyników wymaga długiego czasu i dlatego jest często nieefektywne. Dlatego bardziej wydajne jest wirowanie. Podczas tej operacji rozdzielania na związki w płynie znajdujące się w odległości r od osi obrotu działają różne siły:
- Opadająca siła grawitacji Fp
- Rosnąco Archimedesa pchnięcie Fa
- Siła tarcia Fv
- Siła dośrodkowa F'c
- Siła odśrodkowa Fc
Separacja odbywa się poprzez działanie siły odśrodkowej Fc na związki. Ta siła odśrodkowa, wyrażona w niutonach , jest wyrażona zależnością Fc = mγ c gdzie γ c = rω² wm / s² zawiera:
- Masa m związku, który ma zostać oddzielony
- Odległość r od probówki do osi obrotu wirówki
- Prędkość kątowa omów wyrażone w radianach na sekundę lub w obrotach na minutę.
Stosunek siły odśrodkowej Fc do masy Fp nazywamy intensywnością sztucznej grawitacji i wyrażamy ją w „ g ”. Wartości stosowane w wirowaniu wynoszą około 400 do 10 000 g , co odpowiada prędkościom obrotowym rzędu 2000 do 10 000 obr/min w zależności od promienia wirników.
Wirowanie wykorzystuje siłę odśrodkową wywieraną na cząstki zawarte w roztworze w celu oddzielenia niektórych składników. Ta separacja odbywa się zgodnie z gęstością cząstek. Siła wywierana przez przyspieszenie dużej prędkości rozdzielanego rozwiązania jest regulowana przez prawo Stokesa :
To prawo umożliwia obliczenie szybkości sedymentacji cząstek. W tym równaniu składnik v s to szybkość sedymentacji, r to promień cząstki w roztworze, Δρ to różnica gęstości między cząstką a medium, w którym znajduje się cząstka, g to przyspieszenie spowodowane siłą odśrodkową w wirówka, η jest lepkością roztworu.
Aplikacje
Wirowanie jest stosowane w trzech głównych obszarach:
- oddzielenie różnych gatunków od siebie:
- w życiu codziennym: wirowanie sałatki ( np. wirówka do sałatek ), wirowanie prania (np.: pralka ), wyciskanie soku z owoców i warzyw;
- w środowisku: osuszanie osadów do oczyszczania ścieków;
- w przemyśle spożywczym : oddzieleniu śmietanki od mleka ( szumującego ) usuwanie cząstek stałych z piwa lub wina ( klarowania ), ekstrakcji olejów i tłuszczów ( ekstrakcja oleju z oliwek ), ekstrakcja miodu ( pszczelarskie );
- laboratoriów: w celu odzyskania osadu , aby poszczególne elementy przedstawione na krwi ( czerwone krwinki , białe krwinki , płytek zawieszonych w osoczu krwi ), rozdzielanie związków biochemicznych lub komórkowych dla pracy molekularnej;
- w płukaniu złota : oddzielić złoto od piasków złotonośnych za pomocą rondla ;
- w dziedzinie jądrowej: wzbogacanie uranu w lekki izotop 235 U ;
- Analiza chemiczna:
- kształtowanie materiałów:
- odlewanie odśrodkowe do metali i betonu;
- formowanie wirówkowe do tworzyw sztucznych i materiałów kompozytowych;
- powłoka wirowa ;
- robienie waty cukrowej .
W biologii
Niektóre aplikacje, takie jak separacja makrocząsteczek biologicznych ( białek , kwasów nukleinowych ), wymagają zastosowania metody ultrawirowania opracowanej przez Theodora Svedberga , która wykorzystuje bardzo duże przyspieszenia rzędu 200 000 g , a zatem wymaga prędkości obrotowych rzędu kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę.
Do wzbogacania uranu
Jednym z najbardziej znanych zastosowań wirowania jest wzbogacanie uranu . Ponieważ uran jako minerał zawiera mniej niż jeden procent uranu 235 , izotopu rozszczepialnego , konieczne jest oddzielenie go od stabilnego izotopu uranu 238 . Niewielka różnica w masie obu izotopów, spowodowana trzema dodatkowymi neutronami uranu 238 , umożliwia separację przez odwirowanie. Po pierwsze, uran jest przekształcany w sześciofluorek uranu , związek uranu, który jest gazowy w temperaturze nieco wyższej niż temperatura pokojowa. Sześciofluorek uranu jest następnie poddawany wirowaniu, podczas którego lżejszy izotop uranu ma tendencję do dyfundowania w kierunku środka wirówki. I odwrotnie , cięższy izotop ma tendencję do dyfundowania w kierunku ścianek wirówki. Kanał w środku wirówki i drugi na ściankach ekstrahują zatem sześciofluorek, odpowiednio zubożony i wzbogacony. Proces ten powtarza się kaskadowo, aż do osiągnięcia pożądanego stopnia czystości w stężeniu izotopu rozszczepialnego w stosunku do izotopu nierozszczepialnego.
Uwagi i referencje
- Bernard Veynachter i Pascal Pottier, Wirowanie i dekantacja , Techniki inżynieryjne, F2730, marzec 2007
- Kane Sternheim, Physique, 1984, InterÉditions ( ISBN 2-7296-0098-1 ) s. 330
- Michel Robatel i Philippe Borel, wirowanie, ogólnie. Teoria. Techniki inżynieryjne, A5550, maj 1989
- Pan Seguin B.Villeneuve, B.Marcheterre, R.Gagnon, Fizyka Mechanika 1 , Besson, 4 th edition, p. 434 .
- (w) Kirk Raymond E. Encyclopedia of Chemical Technology , 4 th Edition, New York: Wiley, 1991.
- Jean Lemerle, " Wirowanie " , na Encyclopaedia Universalis (dostęp 26 lipca 2015 )
- 50 milionów konsumentów, N O 288 październik 1995.
- Jean Lemerle, Ultrawirowanie i jego zastosowania w chemii mineralnej , L'Actualité Chimique, s. 3-28 , Paryż, marzec 1974.