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技术资料/正文
【离心课堂】转头效率K因子与离心时间
60 人阅读发布时间：2024-05-08 13:58
转头的k 值
转头的k 值（又称k 因子或k 系数）用以衡量转头的沉淀效率。所有的离心机厂家在转头出厂时都计算了制备型转头的k 值，转头k 值通过在转头运行至最高转速、离心管装满样品时计算得到的，其计算公式如下：
(1)
k – 转头的k 值
rmax – 最大半径，指旋转轴到离心管底端的垂直距离
rmin – 最小半径，指旋转轴到离心管顶端的垂直距离
ω – 角速度
由于 (2)
将公式（2）代入公式（1）可得到以下转头k 值的计算公式：
(3)
由上得出转头k 值是与转头的最高转速和形状有关。
最高转速完全一样的转头，离心管与轴的角度越小，也就是rmax / rmin 越小，k 值就越小。所以制备型超速离心机的四类转头的k值如下：水平转头k 值 > 定角转头k 值 > 近垂直转头k 值 > 垂直转头k 值。
如果在离心时，转头没有运行到最高转速，那么rpm 就不能使用最高转速的k 值，必须将转头实际运行转速代入公式（3）来计算实际的k 值。
(4)
离心时间
已知某转头k 值和颗粒的沉降系数，可以计算出用该转头分离颗粒时所需要的时间。其公式如下：
(5)
t – 沉淀时间（单位：小时）
k – 指实际运行状态下的转头k 值
S – 颗粒的沉降系数
由公式（5）可以看出，转头k 值是评估转头离心效率的一个指标，对于沉淀同一颗粒，转头k 值越小，颗粒沉淀所需要的时间就越短，也就是离心效率越高；反之，转头k 值越大，颗粒沉淀所需要的时间就越长，转头的离心效率越低。
举例：分离沉降系数为 15 S 的蛋白，如果用的转头k 值是15，那么沉降该蛋白颗粒所需要的时间是：
t = k/s = 15/15 = 1 小时
如果用的转头k 值是18，那么沉降所需的时间是：
t = k/s = 18/15 = 1.2 小时
已知一个转头k 值和沉淀所需要的时间，如果用另一个转头来沉淀同样的颗粒，可以用以下公式来计算需要沉淀的时间：
(6)
ka – a 转头的k 值
kb – b 转头的k 值
ta – a 转头沉降样品所需要的时间
tb – b 转头沉降样品所需要的时间
如果该转头不是在最高转速下运行，或者样品没有装满，又或者换用了其他更小的离心管（例如g-MAX 管等），相应k 值都会发生改变，相应离心所需的时间也需要重新计算。
综上所述，k 因子已经综合考虑了离心的转速、相对离心力以及样品在最小半径和最大半径等位置的受力改变情况，还有颗粒沉降的行程等因素，是计算离心时间、评价转头离心效率的最准确和最重要指标。
关注小贝离心课堂，了解更多离心信息！
转头的k 值（又称k 因子或k 系数）用以衡量转头的沉淀效率。所有的离心机厂家在转头出厂时都计算了制备型转头的k 值，转头k 值通过在转头运行至最高转速、离心管装满样品时计算得到的，其计算公式如下：
(1)
k – 转头的k 值
rmax – 最大半径，指旋转轴到离心管底端的垂直距离
rmin – 最小半径，指旋转轴到离心管顶端的垂直距离
ω – 角速度
由于 (2)
将公式（2）代入公式（1）可得到以下转头k 值的计算公式：
(3)
由上得出转头k 值是与转头的最高转速和形状有关。
最高转速完全一样的转头，离心管与轴的角度越小，也就是rmax / rmin 越小，k 值就越小。所以制备型超速离心机的四类转头的k值如下：水平转头k 值 > 定角转头k 值 > 近垂直转头k 值 > 垂直转头k 值。
如果在离心时，转头没有运行到最高转速，那么rpm 就不能使用最高转速的k 值，必须将转头实际运行转速代入公式（3）来计算实际的k 值。
(4)
离心时间
已知某转头k 值和颗粒的沉降系数，可以计算出用该转头分离颗粒时所需要的时间。其公式如下：
(5)
t – 沉淀时间（单位：小时）
k – 指实际运行状态下的转头k 值
S – 颗粒的沉降系数
由公式（5）可以看出，转头k 值是评估转头离心效率的一个指标，对于沉淀同一颗粒，转头k 值越小，颗粒沉淀所需要的时间就越短，也就是离心效率越高；反之，转头k 值越大，颗粒沉淀所需要的时间就越长，转头的离心效率越低。
举例：分离沉降系数为 15 S 的蛋白，如果用的转头k 值是15，那么沉降该蛋白颗粒所需要的时间是：
t = k/s = 15/15 = 1 小时
如果用的转头k 值是18，那么沉降所需的时间是：
t = k/s = 18/15 = 1.2 小时
已知一个转头k 值和沉淀所需要的时间，如果用另一个转头来沉淀同样的颗粒，可以用以下公式来计算需要沉淀的时间：
(6)
ka – a 转头的k 值
kb – b 转头的k 值
ta – a 转头沉降样品所需要的时间
tb – b 转头沉降样品所需要的时间
如果该转头不是在最高转速下运行，或者样品没有装满，又或者换用了其他更小的离心管（例如g-MAX 管等），相应k 值都会发生改变，相应离心所需的时间也需要重新计算。
综上所述，k 因子已经综合考虑了离心的转速、相对离心力以及样品在最小半径和最大半径等位置的受力改变情况，还有颗粒沉降的行程等因素，是计算离心时间、评价转头离心效率的最准确和最重要指标。
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