관형 원심분리기의 작동 원리: 어떻게 작동하는가?

원통형 원심분리기는 높은 분리 계수를 가진 원심분리 장비입니다 . 이 장비는 산업 현장에서 고체-액체 및 액체-액체-고체 분리에 널리 사용됩니다. 원통형 원심분리기는 사용이 간편하고, 많은 양의 원심분리액을 생산하며, 공간을 적게 차지하고, 물질을 효율적으로 분리하는 장점이 있습니다. 특히 저농도, 고점도, 미세 고형 입자, 그리고 고체-액체 비중 차이가 작은 고체-액체 분리에 적합합니다.

에너지 개념의 기원

에너지는 역학 발전 후기에 이르러서야 일의 측정 기준으로 사용되기 시작했습니다. 고전 역학은 에너지 개념 없이도 발전할 수 있습니다. 갈릴레오는 17세기에 처음으로 에너지를 제안했습니다. 그는 도르래를 이용해 무게를 들어 올릴 때, 힘과 이동 거리의 곱(일)은 두 요소 중 하나가 변하더라도 일정하게 유지된다는 사실을 깨달았습니다. 17세기에는 질량과 속도의 제곱의 곱에 비례하는 물리량인 '생명력(vis viva)'이 도입되었습니다. 에너지는 19세기에 '생명력'을 설명하는 데 사용되었습니다.

아이작 뉴턴의 운동 제1법칙은 힘과 질량의 가속도를 연결합니다. 질량에 작용하는 힘의 적분은 분명히 흥미로운 주제입니다. 질량에 작용하는 힘의 적분은 두 가지 유형으로 정의할 수 있습니다. 공간 적분은 작용선을 따라 작용하는 힘을 나타내고, 시간 적분은 시간에 따른 질량에 작용하는 힘을 나타냅니다.

공간 적분을 계산하면 질량의 운동 에너지에 작용하는 힘의 변화량을 얻을 수 있으며, 그 값은 vis viva의 절반입니다. 반면 시간 적분은 질량의 운동량 변화에 작용하는 힘의 변화량을 계산합니다. 독일의 철학자이자 과학자인 고트프리트 빌헬름 라이프니츠는 공간 적분을 힘의 유일한 진정한 측정 방법으로 여겼고, 르네 데카르트는 시간 적분을 선호했습니다. 18세기에 프랑스 물리학자 장 달랑베르는 질량에 작용하는 힘의 효과를 측정하는 두 가지 방법 모두 유효하며, 논쟁은 단지 명칭에 관한 것임을 증명했습니다.

19세기 전반에 걸쳐 많은 과학자들이 독립적으로 에너지 보존 법칙을 인식했습니다. 마찰이 없는 닫힌 계에서 운동 에너지, 위치 에너지, 탄성 에너지가 보존된다는 사실은 유용합니다. 자세히 살펴보면, 고전 역학의 한계인 마찰은 평면 위를 미끄러지는 물체의 접촉면, 회전하는 패들이 있는 유체 내부 등 모든 형태의 마찰에서 열을 발생시킵니다. 독일의 헤르만 폰 헬름홀츠와 영국의 제임스 프레스콧 줄은 1840년대에 열을 에너지의 한 형태로 인식했습니다.

줄은 이 시기에 기계 에너지와 열 에너지 사이의 관계를 실험적으로 증명했습니다. 자연 현상에 대한 보다 상세한 설명이 필요해짐에 따라, 에너지 변화를 정량화하고 에너지 보존 법칙에 따라 해당 시스템의 에너지 균형과 함께 고려하기 위해 합리적인 이론이나 모델이 사용되었습니다. 이 방법은 핵융합과 핵분열에서 핵 물질을 에너지로 변환하는 것, 그리고 엔진에서 연료와 산화제 분자를 연소시켜 열 에너지를 발생시키고 이를 기계 에너지로 변환하여 기계를 작동시키는 데 적용되었습니다.

종류와 그 작동 방식

GF 튜브형 그릇

GF 튜브형 원심분리기는 밀도가 다른 두 가지 혼합 불가능한 액체를 연속적으로 분리할 수 있는 고속 고체 용기형 장비입니다. 이 원심분리기는 액체에서 미량의 오염 물질을 분리하는 데에도 흔히 사용됩니다.

모터에서 구동 휠로 동력을 전달하는 전달 벨트와 장력 휠 덕분에 원심분리 용기가 축을 중심으로 빠르게 회전하면서 강력한 원심력이 발생합니다. 재료는 드럼 바닥의 액체 유입구로 들어갑니다. 원통형 용기 원심분리기가 회전함에 따라 밀도가 높은 액체는 용기 상단으로 흘러나와 위쪽으로 배출되고, 밀도가 낮은 액체는 안쪽 고리를 형성하여 그곳의 액체 배출구로 이동합니다. 기계가 꺼지면 용기 벽에 침전된 내용물을 수동으로 비워냅니다.

GQ 튜블러 볼

고속 고체 원심분리기는 밀도 차이가 있는 액체에서 고체를 연속적으로 제거하는 데 이상적이며, GQ 연속 튜브형 원심분리기가 바로 그러한 장비입니다. 이 장비는 본체, 기어박스, 원심분리 용기(보울), 그리고 액체가 액체 수집판으로 유입되는 베어링 시트로 구성됩니다. 유연한 주축은 원심분리 용기의 윗부분을 차지하고, 아랫부분에는 감쇠식 부유 베어링이 위치합니다.

액체 유입구를 통해 하단에서 재료가 투입되면 용기가 축을 중심으로 빠르게 회전하면서 강력한 원심력이 발생합니다. 이는 장력 풀리에서 수동 풀리로 동력을 전달하는 전달 벨트 덕분입니다. 원심력으로 인해 액상 입자가 고체상을 통과하며 이동합니다. 액상보다 밀도가 높은 고체상이 시간이 지남에 따라 용기 안쪽으로 가라앉으면서 침전층이 형성되고, 정화된 액체는 상단 밸브를 통해 배출됩니다. 공정이 종료된 후, 침전물의 두께가 액상의 투명도에 영향을 미치거나 용기의 정격 슬래그 처리 용량에 도달하면 용기 벽에서 침전물을 수동으로 제거해야 합니다.

관형 원심분리기의 장점

연속식 원심분리기는 여러 가지 장점 덕분에 다른 분리 방법보다 더 나은 경우가 많습니다 . 주요 장점 몇 가지는 다음과 같습니다.

고효율

복잡한 혼합물에서도 넓은 침전 면적과 높은 회전 속도를 이용하여 구성 성분을 빠르고 효율적으로 분리할 수 있습니다.

에너지 절약

초기 투자 비용이 적고 향후 활용 가능성이 높아 여러 분야에서 높은 평가를 받고 있습니다. 튜브형 원심분리기 는 세척 후 재사용이 가능하여 소모품 비용을 절감할 수 있습니다 .

컴팩트한 디자인

이 기계는 크기가 작아 기존 생산 라인에 쉽게 통합할 수 있으며 제조 시설의 귀중한 바닥 공간을 절약할 수 있습니다.

유지보수의 용이성

이 기계들은 간단한 설계와 적은 움직이는 부품 덕분에 작동 및 유지 관리가 용이합니다. 또한 긴 수명과 낮은 유지 보수 요구 사항 덕분에 운영 비용과 가동 중지 시간을 줄여줍니다.

지속적인 기능

이 원심분리기는 배치식 원심분리기와 달리 연속적으로 작동하므로 처리량이 더 많고 매번 제품 품질이 더 우수합니다.

저렴한 가격

많은 산업 분야에서 원통형 원심분리기는 비용 효율성과 반복성이 뛰어나 투자 가치가 높은 것으로 여겨집니다. 또한, 원통형 원심분리기는 튜브를 쉽게 세척하고 재사용할 수 있어 소모품 비용을 절감할 수 있습니다.

관형 원심분리기의 응용 분야

크기가 작고 효율적이며 적응성이 뛰어나기 때문에 관형 원심분리기는 다양한 분야와 용도에서 사용됩니다. 몇 가지 중요한 용도는 다음과 같습니다.

제약 부문

백신, 항생제 및 기타 생물약품은 이 공정에 크게 의존합니다. 이 공정은 세포, 세포 파편 및 기타 오염 물질을 제품 흐름에서 제거하여 정제 과정을 돕습니다.

식품 및 음료 산업

식음료 산업에서는 주스, 와인 및 기타 제품을 정제하는 데 흔히 사용됩니다. 이러한 정제제는 과일 펄프나 효모와 같은 고형물을 제거하여 제품을 맑게 하는 데 도움을 줍니다.

화학제품 제조

화학 산업에서는 연속식 원심분리기를 사용하여 물과 기름을 포함한 다양한 종류의 액체-액체 및 액체-고체 혼합물을 분리합니다.

환경 응용 분야

원심분리기는 슬러지 탈수 및 폐수 처리를 포함하여 환경 분야에서 다양한 용도로 사용됩니다. 보다 효율적인 쓰레기 처리 및 물 재활용을 위해 원심분리기는 물에서 고형 오염 물질을 분리하는 데 도움을 줍니다.

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