Santrifüj Nedir? Ne İşe Yarar? Kullanımı
Santrifüj terimi, içeriğini yoğunluğuna göre ayırmak için hızla dönen bir kabı barındıran bir makineyi veya makineyi kullanma fiilini ifade edebilir. Modern cihaz, 18. yüzyılda tasarlanan ve Rob Robins tarafından sürtünmeyi belirlemek için tasarlanan bir döner kol aparatına dayanıyor. 1864 yılında, Atonin Prandtl süt ve krema ayırma tekniğini uyguladı. Kardeşi, tekniği 1875 yılında tereyağlı bir ekstraksiyon makinesi icat ederek geliştirmiştir. Santrifüjler hala süt bileşenlerini ayırmak için kullanılsa da, bunların kullanımı bilim ve tıbbın diğer birçok alanına yayılmıştır. Santrifüjler çoğunlukla farklı sıvıları ve katı parçacıkları sıvılardan ayırmak için kullanılır, ancak gazlar için de kullanılabilirler. Ayrıca mekanik ayırma dışındaki diğer amaçlar için de kullanılırlar.
Bir Santrifüj Nasıl Çalışır?
Bir santrifüj, adını merkezkaç kuvvetinden alır – dönen nesneleri dışarı doğru çeken sanal kuvvet. Merkezcil kuvvet, işteki gerçek fiziksel kuvvettir ve dönen nesneleri içe doğru çeker. Bir kova suyu çevirmek işteki kuvvetlere iyi bir örnektir. Kova yeterince hızlı dönerse, su içine çekilir ve dökülmez. Kova kum ve su karışımı ile doldurulursa, döndürmek santrifüjleme oluşturur. Sedimantasyon prensibine göre, kovadaki su ve kum, kovanın dış kenarına çekilir, ancak yoğun kum parçacıkları dibe çöker, daha hafif su molekülleri ise merkeze doğru kaydırılır.
Merkezcil ivme esas olarak daha yüksek bir yerçekiminin similasyonu gibidir, ancak yapay yerçekimi sabit bir değer değildir, bir nesnenin dönme eksenine ne kadar yakın olduğuna bağlı olarak bir değerler aralığına sahiptir. Etki, merkezden uzaktaki nesneye daha büyüktür, çünkü her dönüş için daha büyük bir mesafe kat eder.
Santrifüj Çeşitleri ve Kullanımları
Santrifüj türlerinin tümü aynı tekniğe dayanır, ancak uygulamalarında farklılık gösterir. Aralarındaki temel farklar, dönme hızı ve rotor tasarımıdır. Rotor, cihazdaki döner ünitedir. Sabit açılı rotorlar numuneleri sabit bir açıda tutarlar, döner başlı rotorlar, dönüş hızları arttıkça numunenin dışarıya doğru sallanmasına izin veren bir menteşeye sahiptir ve sürekli tübüler santrifüjler, tek tek numune bölmelerinden ziyade bir bölmeye sahiptir.
Çok yüksek hızda santrifüjler ve ultrasantrifüjler o kadar yüksek bir hızda dönerler ki, farklı kütlelerin moleküllerini veya hatta atomların izotoplarını ayırmak için kullanılabilirler. Örneğin, ağır izotop hafif olandan daha fazla dışarı çekildiğinden uranyumun zenginleştirilmesi için bir gaz santrifüjü kullanılabilir. İzotop ayrımı, bilimsel araştırma ve nükleer yakıt ve nükleer silah yapımı için kullanılır.
Laboratuvar santrifüjleri de yüksek oranda dönerler. Boyutları farklı olabilir. Tipik bir cihaz, numune tüplerini tutmak için açılı delinmiş delikleri olan bir rotora sahiptir. Numune tüpleri açılı olarak sabitlendiğinden ve merkezkaç kuvveti yatay düzlemde hareket ettiğinden, parçacıklar tüpün duvarına çarpmadan önce yoğun malzemenin aşağı kaymasına izin vererek küçük bir mesafe hareket eder. Birçok laboratuvar santrifüjünde sabit açılı rotor bulunurken, sallanan kova rotorları da yaygındır. Bu makineler, karışmaz sıvıların ve süspansiyonların bileşenlerini izole etmek için kullanılır. Kullanım alanları arasında kan bileşenlerinin ayrılması, DNA'nın izole edilmesi ve kimyasal numunelerin arındırılması bulunur.
Orta büyüklükteki santrifüjler, çoğunlukla sıvıları katı maddelerden hızlı bir şekilde ayırmak için günlük yaşamda kullanılırlar. Çamaşır makineleri, örneğin suyu çamaşırlardan ayırmak için sıkma işlemi sırasında santrifüjleme yapar.
Yüksek yerçekimi simüle etmek için büyük santrifüjler kullanılabilir. Bu makineler bir odanın veya binanın büyüklüğüdür. İnsan santrifüjleri, test pilotlarını eğitmek ve yerçekimi ile ilgili bilimsel araştırmaları yürütmek için kullanılır. İnsan santrifüjleri 10 veya 12 yerçekimine kadar tasarlanırken, büyük çaplı makineler numuneleri normal yerçekiminin 20 katına kadar maruz bırakabilir. Aynı prensip bir gün uzayda yerçekimini simüle etmek için kullanılabilir.
Endüstriyel santrifüjler, kolloid bileşenlerinin (sütten krema ve tereyağı gibi) kimyasal olarak hazırlanmasında, katıların sondaj sıvısından arındırılmasında, kurutma malzemelerinde ve çamurun giderilmesi için su arıtımında kullanılır. Bazı endüstriyel santrifüjler ayırma işlemi sedimantasyona dayanırken, diğerleri bir ekranı veya filtreyi kullanarak maddeyi ayırır. Endüstriyel santrifüjler metal dökmek ve kimyasallar hazırlamak için kullanılır. Diferansiyel yerçekimi, faz kompozisyonunu ve malzemelerin diğer özelliklerini etkiler.
Alinti
|
