离心机转速转 RCF 计算器
输入转速(rpm)和转子半径,即可得到以 × g 表示的相对离心力;或输入方案要求的离心力,得到应设定的转速。半径可以使用厘米、毫米或英寸,并附有适用于您转子的常用转速对照表。完全在您的浏览器中运行。免费,无需注册。
来自转子手册的最大半径(rmax),量至离心管底部。
从旋转轴到液面顶部的距离;用于显示范围的下限。
结果
18,626
管底处的 RCF (× g)
计算过程
RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r × rpm² = 1.118 × 10⁻⁵ × 8.5 × 14,000² = 18,626 × g
该转子的常用转速
| 目标(× g) | 转速(rpm) |
|---|---|
| 300 | 1,777 |
| 500 | 2,294 |
| 1,000 | 3,244 |
| 3,000 | 5,619 |
| 5,000 | 7,254 |
| 10,000 | 10,258 |
| 12,000 | 11,237 |
| 16,000 | 12,976 |
常数 1.118 × 10⁻⁵ 适用于以 cm 计的半径:它等于 (2π ÷ 60)² ÷ g,其中 g = 980.665 cm/s²,并取四位有效数字。 转子和离心管都有最大额定转速和离心力。在以计算所得的设定运行前,请查阅转子手册。
如何使用 RPM 转 RCF 计算器
- 1. 选择换算方向。 如果您知道仪器面板上的转速,请选择 RPM 转 RCF;如果方案给出的是离心力 × g,请选择 RCF 转 RPM。
- 2. 输入转子半径。 使用转子手册或标签上的最大半径 rmax,即从旋转中心到离心管底部的距离。可选择厘米、毫米或英寸。
- 3. 输入转速或离心力。 结果会立即显示,并附有计算过程。
- 4. 使用对照表。 表中列出了您的转子在常用离心力(如 300、1,000 或 16,000 × g)下应设定的转速。
RCF 公式
以半径 r 绕轴旋转的离心管感受到的向心加速度为 ω²r,其中 ω 为角速度。除以重力加速度,即可将其表示为 g 的倍数。当转速以 rpm 计、半径以厘米计时,标准形式为:
RCF(× g)
RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r (cm) × rpm²
转速
rpm = √(RCF ÷ (1.118 × 10⁻⁵ × r))
常数为 (2π ÷ 60)² ÷ 980.665,其中 980.665 cm/s² 为标准重力加速度,计算得 1.1183 × 10⁻⁵,并取整为 1.118 × 10⁻⁵。当半径以毫米计时,同一关系式——即 Beckman Coulter 在其相对离心场页面上给出的形式——使用 1.118 × 10⁻⁶,因为一毫米是一厘米的十分之一。对于英寸,常数为 2.84 × 10⁻⁵。计算器会为您所选的单位应用正确的常数。
示例
- RPM 转 RCF。 微量离心机转子 rmax = 8.5 cm,转速 14,000 rpm:1.118 × 10⁻⁵ × 8.5 × 14,000² = 18,626 × g。这些是计算器的默认输入。
- RCF 转 RPM。 某方案要求在同一转子中达到 1,000 × g:rpm = √(1,000 ÷ (1.118 × 10⁻⁵ × 8.5)) = 3,244 rpm。多数仪器的转速以十为单位递增,因此最接近的设定为 3,240 rpm,对应 998 × g。
- 为什么半径很重要。 同样的 1,500 rpm,在半径为 15 cm 的吊桶式转子中为 377 × g,而在半径 8.5 cm 时仅为 214 × g。
由于转速被平方,转速的微小变化也很重要:转速加倍则离心力增至四倍,转速增加 10% 则离心力增加 21%。
应使用哪个半径?
旋转的离心管感受到的力并非单一数值:离心力从液面到管底逐渐增大。转子的标称值,以及方案通常所指的数值,是 rmax 处的最大离心力,即离心过程中从旋转轴到转子腔体或吊桶底部的距离。制造商在仪器手册中列出 rmax。如果您想知道液面处的离心力,请在可选的液面半径栏中输入该距离;结果会同时显示两者。一些手册还给出平均半径 ravg;请使用您的方案或实验室惯例所指定的半径,并在实验方法中写明所用的是哪一个。
报告 × g,而不只是 rpm
同样的 rpm,如果转子不同,两台离心机施加的离心力也不同,因此仅写“以 10,000 rpm 离心”的实验方法无法重现。应以 × g(写作“× g”)报告离心力,并同时注明转子类型、温度和时间。如果您的方案以 rpm 书写,请为您实际使用的转子进行换算,并且不要超过转子上标明的最高转速以及离心管的离心力额定值。
常见问题
- 如何将 RPM 换算为 RCF?
- 将转速平方,乘以以厘米计的转子半径,再乘以 1.118 × 10⁻⁵。对于 8.5 cm 处的 14,000 rpm,即 14,000² × 8.5 × 1.118 × 10⁻⁵ ≈ 18,626 × g。若您的半径以毫米计,请改用 1.118 × 10⁻⁶。
- 如何将 RCF 换算为 RPM?
- 用离心力除以 1.118 × 10⁻⁵ 乘以以厘米计的半径,再开平方。对于 8.5 cm 处的 1,000 × g:√(1,000 ÷ (1.118 × 10⁻⁵ × 8.5)) ≈ 3,244 rpm。请取离心机可设定的转速,并核对该转速下的离心力。
- RCF 与 g 值是一回事吗?
- 是的。相对离心力(RCF)、相对离心场和 g 值,都是以地球标准重力加速度的倍数表示的加速度,写作 × g。它是无量纲的:18,626 × g 即为重力的 18,626 倍。
- 为什么方案使用 × g 而不是 rpm?
- rpm 只描述转子旋转的快慢。样本所受的力还取决于半径,因此同样的 rpm 在不同转子中产生不同的离心力。× g 才是使细胞沉淀或使 DNA 沉淀的量,并且可以在不同仪器之间通用。
- 计算 RCF 应使用哪个半径?
- 通常使用转子手册中的最大半径 rmax,即从旋转轴到离心管底部的距离。这将得到最大 RCF,也是制造商所标注的数值。对于固定角转子,半径沿管长而变化,因此请明确说明您使用的是哪一个半径。
- 离心管的大小会改变 RCF 吗?
- 对于给定的半径,不会。但离心管会改变样本所处的位置。更长或装得更满的离心管会使液体处于不同的半径,因此液面与管底的离心力不同。可选的液面半径可显示这一范围。