多功能离心机的制作

如图1、图2所示，本教具主要由A、两块用膨胀螺丝连接的木板B、转动电机C、风扇叶及隔热片D、石英管加热器E、钻孔的易拉罐F、电机三相插头及加热管插头G、一些螺丝、螺母、防震垫片、耐高温导线组成。

(一)离心机的支架

两块32cm×25cm木板，四个角分别钻一个孔，孔大小以膨胀螺丝大小为准。上方木板中间挖成镂空圆形，大小以风扇大小为准，以便电机和风扇穿过。用膨胀螺丝连接两块木板，组成离心机的外部支架。另外，下方木板底部膨胀螺丝的头部用哥俩好使其与防震垫片粘连。

(二)转动装置

采用单相罩极异步电机，具有小巧美观，结构紧凑，维护简单，起动转矩较小，噪音低，振动小的优势。在转动电机上安装风扇叶以及隔热片，防止石英管加热时电机过热，同时当离心机应用为“棉花糖机”时，可以将糖丝向上吹。

(三)加热装置

制作棉花糖机时，采用石英加热管，将其用绝缘胶带粘在上方木板上，便于拆卸。石英加热管的温度能达到1200℃。必须采用绝热导线与三相插头进行连接。

(四)顶部装置

装置①：将易拉罐侧面靠下方钻两或三排小孔，在下方距底部5em处用电锯割开成两半，取易拉罐的下半部分。在上方每隔2em剪开深约2em豁口，向内翻折，防止转动时罐内部物质从顶部飞出。在易拉罐底部中心位置打孔，将螺丝插入。完成后图3所示。

装置②：同样在易拉罐下方距底部5em处用电锯割开成两半，取下半部分，易拉罐底部两侧对称钻开两个孔，大小以试管大小为准，实验时方便试管的插入。易拉罐底部中心位置打孔，将螺丝插入。完成后如图4所示。

(五)装置优势

1．小巧美观，便携带

2．易于操作，元器件可视化，原理直观，符合课程设定，方便拆卸讲解

3．噪音小，稳定，可观赏性强

4．可拓展应用，开拓学生思路

三、实验演示及原理

(一)脱水机的演示

顶部采用装置①，把易拉罐底部螺丝与转动电机连接，无须加热装置，还需要一个底部掏空的塑料盆，用小磁钢使盆与木板连接，组成一个罩，防止水花飞溅。将一块湿布放在易拉罐中，开启转动电机，水从小罐侧面小孑L飞出，可听到水打到盆的“哗哗”声。关闭电机后取出布，布相较之前的状态变干，装置达到脱水机的效果。这是由于布上的水在高速旋转的小罐中产生离心现象，与布脱离，通过罐上的孔向外飞出，盆中会有很多被甩出的水。

(二)棉花糖机的演示

顶部采用装置①，把易拉罐底部螺丝与转动电机连接，需要加热装置，同样需要放置底部掏空塑料盆。先在罐内加入白砂糖，打开加热管预热两分钟预热，使砂糖融化成糖浆。然后关闭加热管，打开转动电机，可看到棉花糖丝飞出，用木棒或塑料棒将棉花糖卷出。由于糖浆被加热时香味四溢，学生跃跃欲试，开启转动电机后，糖浆在高速旋转的小罐中做离心运动，贴到小罐外壁，通过小罐外壁的细孔飞出，由于孔的直径很小，糖浆飞出瞬问遇到冷空气凝结成丝状物体，此时，使木棒在盆内环绕，便可得到一串松软的棉花糖。本

制作在研究文献和其它制作棉花糖机方法的基础上，进一步改进了以下问题：

1．改进了偏心问题，防止产生剧烈摇晃；

2．改进了出糖罐与中心轴不易连接的问题。可以保证出糖罐与转机同时转动

3．采用石英加热管，温度稳定，改善由于使用酒精灯导致的加热问题

4．防止由于使用酒精灯产生的危险性问题

(三)离心分离机的演示

顶部采用装置②，把易拉罐底部螺丝与转动电机连接，无须加热装置。在两孔内对称插入两个装有浑浊液的试管，如图5所示，在图中黑点部分用热熔胶将试管与易拉罐进行固定。开启转动电机，2分钟左右后关闭，取出试管，可以观察到试管内的溶液和沉淀明显分层。这是由于离心现象，使溶液和沉淀能够快速分离。

四、实验注意事项

1．易拉罐钻孔采用lmm钻头，孔过大会使糖浆直接飞出，而不能凝固成丝状。

2．石英加热管所能加热温度为1200~C左右，故导线采用耐高温导线连接，否则图5导线将被烧断，将石英加热管外侧金属壳接地，防止漏电。

3．风扇扇叶非必须添加。如若添加需在扇叶轴处加一层隔热垫片，添加风扇叶有利于棉花糖丝向上飞，但由于演示实验时间较短，不添加影响较小。

4．经多次测验，转动电机速度为600—800rad／s，适宜棉花糖出丝并且装置抖动较小。

5．偏心问题。偏心会导致易拉罐转动不稳定，易拉罐底部需提前测量中心，画出圆圈，尽量保证在圆心正中部位，避免偏心。