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）

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）

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15S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）

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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