【离心课堂】转头效率K因子与离心时间

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|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

r_max – 大半径，指旋转轴到离心管底端的垂直距离

r_min – 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|高转速和形状有关。

|高转速*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|高转速，那么rpm 就不能使用|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|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小半径和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准确和重要指标。

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