Santrifüj , Santrifüjlerin Kullanım Alanları ve Sınıflandırılması

**Şengül Şirin** · 09-25-2013

SANTRİFÜJ

Santrifüj, kesintisiz merkezkaç kuvvet üreten aygıtların ortak adı

Santrifüjler yerçekimi kuvvetinin yerini alan,ondan daha büyük benzer bir kuvvet üretir

Kullanım amacına göre tasarımlanmış değişik santrifüj tipleri bulunmakla birlikte ,hepsinde döner bir çanak vardır

Örneğin,suyu dışarı atmak için üzerine delikler açılmış döner bir kazandan oluşan çamaşır kurutma makineleri de bir tür santrifüjdür

Sanayide,öğütme sonrasında katı malzemenin akışkanlardan ayrılması içinde benzer türden santrifüjler kullanılır

Santrifüjlerden çanak,kazan ya da rotor denen döner kabı,elektrik motoru ya da yüksek hızlı tiplerde olduğu gibi hava türbini yardımıyla ,çoğunlukla sabit bir eksen çevresinde döndürülür

Mil ve yataklardaki titreşimi ve gerilimleri en aza indirmek için,yüklü rotorun iyi dengelenmiş olması gerekir

yani,toplam kütle dönme ekseni çevresinde ,tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfır olacak biçimde dağıtılmaktadır

Yataklar büyük hızlara dayanacak yapıdaysa ve yatakların sürtünme direncini yenmeye yeterli düzeyde güç sağlanıyorsa,iyi dengelenmiş bir rotorun hızını sınırlayan tek etmen,rotorun yapıldığı malzemenin kopma dayanımıdır

örneğin,çeşitli biyoloji araştırmalarında kullanılan ve büyük hızlar için özel olarak tasarımlanmış 15 cm

çapındaki bir rotorun olağan çalışma koşullarındaki sınır hızı dakika da 60 bin devirdir

Belirli bir rotorun kopmadan ulaşabileceği maksimum açısal hız rotorun çapıyla ters orantılıdır

Bu nedenle,birininçapı diğerininkinin yarıs kadar olan iki rotordan daha küçük çaplı olanı,diğerine giri iki kat daha büyük bir açısal hızla döndürülebilir ve bu rotorun çeperinde iki kat daha fazla merkezkaç kuvvet üretilebilir

Santrifüjlerin en yaygın kullanıldığı alanlar,akışkanlar içinde çözünmüş durum da ya da asıltı halinde bulunan malzemelerin yoğunlaştırılması ve arıtılması işlemleridir

Asıltı halindeki parçacıklardan ,asıltı sıvısından daha yoğun olanlar kabın çeperine doğru,daha az yoğun olanlar ise kabın merkezine doğru hareket etme eğilimindedir

Bu göçün hızı,merkezkaç alanının şiddetine,asıltı parçacıkları ile asıltı sıvısı arasındaki yoğunluk farkına,sıvının ağdalılığına ,parçacıkların büyüklüğüne ve biçimene ve bir ölçüde de parçacıkların derişikliğne ve elektriksel olarak yüklenme derecelerine bağlıdır

Parçacığa gerçek devinimini kazandıran net kuvvet,parçacığın üzerinde etkiyen merkezkaç alanı ile sıvının buna karşı koyan taşıma kuvveti arasındaki farka eşittir

Tüm diğer koşullar aynı olmak kaydıyla ,birinin çapı diğerininkinin 10 katı olan iki parçacıktan küçük olanının,büyük parçacıkla aynı uzaklığı aynı sürede alabilmesi için,ortalama merkezkaç alanının 100 katı daha büyük bir etki altında bulunması gerekir

Santrifüjler,ayrıştırılacak malzemenin içine konduğu döner çanağın delikli,deliksiz ya da bu ikisinin bir karışımı biçiminde olmasına göre üç genel grupta toplanabilir

Ayrıca,işlemin kesikli,sürekli ya da bu ikisinin bir karışımı biçiminde olmasına göre de sınıflandırılabilir

ŞİŞELİ SANTRİFÜJLER

Çoğunlukla araştırma,deney ve denetim amacıyla kullanılan şişeli santrifüjler,kesikli işlemli ayırıcılardır

Ayırma işlemi,dikey bir mil üzerine bakışımlı biçimde yerleştirilen "şişe tipi" deney tüplerinde gerçekleştirilir

Aygıtın mili,elektrik motoru ,gaz türbini ya da rotorun üstüne ya da altına yerleştirilmiş ve elle çevrilebilen bir dişli dizisi yardımıyla döndürülür

Şişeler ya da tüpler,eksenlerinin dönme eksenine dik kalmasını sağlamak amacıyla çoğunlukla metal kapların içine yerleştirilir

Çökelme,radyal doğrultuda ( merkezden dışarı doğru) gerçekleşir

Bazı şişeli santrifüjlerde ise deney tüpleri,çökelmesi istenen maddenin daha az yol almasını sağlamak amacıyla dönme eksenine göre yaklaşık

eğik yerleştirilir

Şişeli santrifüjler biyoloji ,kimya ve tıp laboratuvarlarının standart aygıtlarındandır

Bu aygıtlar asıltılardaki katı malzemelerin ayrılması ya da çökelmenin salt yerçekimi alanının ( G) etkisiyle makul bir sürede gerçekleşemeyeceği durumlarda sıvıların durulaştırılması işlemlerinde kullanılır

Şişeli santrifüjlerin etki gücü,birkaç G'den ,on binlerce G'ye kadar değişir

Sanayide,sütten yağ eldesinde,ham mineral ve bitkisel yağlar içindeki tortulların belirlenmesinde ve çeşitli klinik deneylerinde bu tip santrifüjlerden yararlanılır

BORU SANTRİFÜJLER

Boru santrifüjler, çoğunlukla ,sıvıların sıvılardan ya da çok ince parçacıkların sıvılardan kesintisiz biçimde ayrılması işlemlerinde kullanılır: ayrıca kesikli işlemli tipleri de vardır

Boru santrifüjler genellikle,ayırma işlemi için büyük merkezkaç alanlarının gerekli olduğu uygulamalarda kullanılır

Bu aygıtların döner çanağı,çizim 1'de görüldüğü gibi uzun ( çapının birkaç katı) ve içi boş bir borudan oluşur

Sürekli işlemde,ayrıştırılacak malzeme eksene yakın bir uçtan içeri beslenir

ve ayrılan bölümler iki ayrı çıkış ağzından dışarı alınır

Çoğu kez ayırma işlemi bir kerede tamanlanmaz ve bu nedenle ayrılan bölümler tekrar santrifüjden geçirilir

işlem istenen oranda bir ayrıştırma elde edilene değin yinelenebilir

Döner boru çok değişik biçimlerde olabilir

ama,beslemenin hızlandırılabilmesi ve ayrıştırılmış malzemelerin dışarı alınmadan önce yavaşlatılabilmesi için çoğunlukla radyal kanatçıklar kullanılır

Santrifüjde hareket,yüksek devirli bir motor ya da hava yada buhar türbini tarafından sağlanır

Çökelme,akışkan tüpün bir ucundan diğerine doğru akarken gerçekleşir

Ağır malzeme çok ince parçacıklardan ya da moleküllerden oluşuyorsa ve derişiklik çok düşükse,katı malzeme çeper üzerinde biriktirilir

Bu durumda makine kesikli işlem santrifüjü olarak çalıştırılır

Tüp biçimli sanrtifüjlerle oldukça yüksek

merkezkaç alanları elde edilebilmektedir

bu nedenle bu aygıtlar giderek daha yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır

Özellikle aşıların arıtılması ( santrifüjlenmemiş aşılarda önemli miktarda yabancı ve zararlı madde bulunur

) sanayi ve yağlama yağlarının arıtılması; uçucu yağlar,özütler ve meyve suları gibi gıda maddelerinin arıtılması ve durulaştırılması,yerçekimiyle ayrıştırılamayan sıvıların ayrıştırılması gibi işlemlerde boru santrifüjlerden yararlanılır

DİSK TİPİ SANTRİFÜJLER

Disk tipi santrifüjler,üst üste yerleştirilmiş,ince,konik disklerden oluşur

Çökelme,bitişik koniler arasındaki boşlukta radyal doğrultuda derçekleşir

Bu tasarım

çökelme uzaklığını önemli ölçüde azaltır ve malzemenin ayrışma hızını artırır

Konilerin açısı,koninin iç yüzeyine ulaşan daha ağır malzemelerin yüzey boyunca ,şişe santrifüjin

eğimli yüzeyinde olduğu gibi aşağı kaymasını olanaklı kılacak biçimde tasarımlanır

Disk tipi santrifüjler çoğunlukla sürekli olarak çalıştırılır

İşlenecek malzeme tek bir ağızdan beslenir ve arıtılmış ayrı akıntılar biçiminde iki ağızdan dışarı alınır

Bu tür santrifüjler temel olarak katı ya da karışamaz bileşenlerinin derişikliği oldukça düşük olan sıvıların ayrıştırılmasında kullanılır

Örneğin kaymağı sütten ayırmakta kullanılan kaymak makineleri disk tipi santrifüjlerdir

Yağyakıtın arıtılmasında kullanılmış motor yağlarının arıtılması sırasında oluşan sabun birikintilerinin atılmasında da bu tip santrifüjlerden yararlanılır

Kaynak;AnaBritannica cilt 27 sayfa 156-157 frmsinsi

com için derlenmiştir

09-25-2013	#1
Şengül Şirin	Santrifüj , Santrifüjlerin Kullanım Alanları ve Sınıflandırılması SANTRİFÜJ Santrifüj, kesintisiz merkezkaç kuvvet üreten aygıtların ortak adıSantrifüjler yerçekimi kuvvetinin yerini alan,ondan daha büyük benzer bir kuvvet üretirKullanım amacına göre tasarımlanmış değişik santrifüj tipleri bulunmakla birlikte ,hepsinde döner bir çanak vardırÖrneğin,suyu dışarı atmak için üzerine delikler açılmış döner bir kazandan oluşan çamaşır kurutma makineleri de bir tür santrifüjdürSanayide,öğütme sonrasında katı malzemenin akışkanlardan ayrılması içinde benzer türden santrifüjler kullanılır Santrifüjlerden çanak,kazan ya da rotor denen döner kabı,elektrik motoru ya da yüksek hızlı tiplerde olduğu gibi hava türbini yardımıyla ,çoğunlukla sabit bir eksen çevresinde döndürülürMil ve yataklardaki titreşimi ve gerilimleri en aza indirmek için,yüklü rotorun iyi dengelenmiş olması gerekiryani,toplam kütle dönme ekseni çevresinde ,tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfır olacak biçimde dağıtılmaktadırYataklar büyük hızlara dayanacak yapıdaysa ve yatakların sürtünme direncini yenmeye yeterli düzeyde güç sağlanıyorsa,iyi dengelenmiş bir rotorun hızını sınırlayan tek etmen,rotorun yapıldığı malzemenin kopma dayanımıdır örneğin,çeşitli biyoloji araştırmalarında kullanılan ve büyük hızlar için özel olarak tasarımlanmış 15 cm çapındaki bir rotorun olağan çalışma koşullarındaki sınır hızı dakika da 60 bin devirdirBelirli bir rotorun kopmadan ulaşabileceği maksimum açısal hız rotorun çapıyla ters orantılıdırBu nedenle,birininçapı diğerininkinin yarıs kadar olan iki rotordan daha küçük çaplı olanı,diğerine giri iki kat daha büyük bir açısal hızla döndürülebilir ve bu rotorun çeperinde iki kat daha fazla merkezkaç kuvvet üretilebilir Santrifüjlerin en yaygın kullanıldığı alanlar,akışkanlar içinde çözünmüş durum da ya da asıltı halinde bulunan malzemelerin yoğunlaştırılması ve arıtılması işlemleridirAsıltı halindeki parçacıklardan ,asıltı sıvısından daha yoğun olanlar kabın çeperine doğru,daha az yoğun olanlar ise kabın merkezine doğru hareket etme eğilimindedirBu göçün hızı,merkezkaç alanının şiddetine,asıltı parçacıkları ile asıltı sıvısı arasındaki yoğunluk farkına,sıvının ağdalılığına ,parçacıkların büyüklüğüne ve biçimene ve bir ölçüde de parçacıkların derişikliğne ve elektriksel olarak yüklenme derecelerine bağlıdırParçacığa gerçek devinimini kazandıran net kuvvet,parçacığın üzerinde etkiyen merkezkaç alanı ile sıvının buna karşı koyan taşıma kuvveti arasındaki farka eşittirTüm diğer koşullar aynı olmak kaydıyla ,birinin çapı diğerininkinin 10 katı olan iki parçacıktan küçük olanının,büyük parçacıkla aynı uzaklığı aynı sürede alabilmesi için,ortalama merkezkaç alanının 100 katı daha büyük bir etki altında bulunması gerekir Santrifüjler,ayrıştırılacak malzemenin içine konduğu döner çanağın delikli,deliksiz ya da bu ikisinin bir karışımı biçiminde olmasına göre üç genel grupta toplanabilirAyrıca,işlemin kesikli,sürekli ya da bu ikisinin bir karışımı biçiminde olmasına göre de sınıflandırılabilir ŞİŞELİ SANTRİFÜJLER Çoğunlukla araştırma,deney ve denetim amacıyla kullanılan şişeli santrifüjler,kesikli işlemli ayırıcılardırAyırma işlemi,dikey bir mil üzerine bakışımlı biçimde yerleştirilen "şişe tipi" deney tüplerinde gerçekleştirilirAygıtın mili,elektrik motoru ,gaz türbini ya da rotorun üstüne ya da altına yerleştirilmiş ve elle çevrilebilen bir dişli dizisi yardımıyla döndürülürŞişeler ya da tüpler,eksenlerinin dönme eksenine dik kalmasını sağlamak amacıyla çoğunlukla metal kapların içine yerleştirilirÇökelme,radyal doğrultuda ( merkezden dışarı doğru) gerçekleşirBazı şişeli santrifüjlerde ise deney tüpleri,çökelmesi istenen maddenin daha az yol almasını sağlamak amacıyla dönme eksenine göre yaklaşık eğik yerleştirilir Şişeli santrifüjler biyoloji ,kimya ve tıp laboratuvarlarının standart aygıtlarındandırBu aygıtlar asıltılardaki katı malzemelerin ayrılması ya da çökelmenin salt yerçekimi alanının ( G) etkisiyle makul bir sürede gerçekleşemeyeceği durumlarda sıvıların durulaştırılması işlemlerinde kullanılırŞişeli santrifüjlerin etki gücü,birkaç G'den ,on binlerce G'ye kadar değişirSanayide,sütten yağ eldesinde,ham mineral ve bitkisel yağlar içindeki tortulların belirlenmesinde ve çeşitli klinik deneylerinde bu tip santrifüjlerden yararlanılır BORU SANTRİFÜJLER Boru santrifüjler, çoğunlukla ,sıvıların sıvılardan ya da çok ince parçacıkların sıvılardan kesintisiz biçimde ayrılması işlemlerinde kullanılır: ayrıca kesikli işlemli tipleri de vardırBoru santrifüjler genellikle,ayırma işlemi için büyük merkezkaç alanlarının gerekli olduğu uygulamalarda kullanılırBu aygıtların döner çanağı,çizim 1'de görüldüğü gibi uzun ( çapının birkaç katı) ve içi boş bir borudan oluşurSürekli işlemde,ayrıştırılacak malzeme eksene yakın bir uçtan içeri beslenirve ayrılan bölümler iki ayrı çıkış ağzından dışarı alınırÇoğu kez ayırma işlemi bir kerede tamanlanmaz ve bu nedenle ayrılan bölümler tekrar santrifüjden geçirilirişlem istenen oranda bir ayrıştırma elde edilene değin yinelenebilirDöner boru çok değişik biçimlerde olabilirama,beslemenin hızlandırılabilmesi ve ayrıştırılmış malzemelerin dışarı alınmadan önce yavaşlatılabilmesi için çoğunlukla radyal kanatçıklar kullanılırSantrifüjde hareket,yüksek devirli bir motor ya da hava yada buhar türbini tarafından sağlanırÇökelme,akışkan tüpün bir ucundan diğerine doğru akarken gerçekleşirAğır malzeme çok ince parçacıklardan ya da moleküllerden oluşuyorsa ve derişiklik çok düşükse,katı malzeme çeper üzerinde biriktirilirBu durumda makine kesikli işlem santrifüjü olarak çalıştırılır Tüp biçimli sanrtifüjlerle oldukça yüksek merkezkaç alanları elde edilebilmektedirbu nedenle bu aygıtlar giderek daha yaygın olarak kullanılmaya başlamıştırÖzellikle aşıların arıtılması ( santrifüjlenmemiş aşılarda önemli miktarda yabancı ve zararlı madde bulunur) sanayi ve yağlama yağlarının arıtılması; uçucu yağlar,özütler ve meyve suları gibi gıda maddelerinin arıtılması ve durulaştırılması,yerçekimiyle ayrıştırılamayan sıvıların ayrıştırılması gibi işlemlerde boru santrifüjlerden yararlanılır DİSK TİPİ SANTRİFÜJLER Disk tipi santrifüjler,üst üste yerleştirilmiş,ince,konik disklerden oluşurÇökelme,bitişik koniler arasındaki boşlukta radyal doğrultuda derçekleşirBu tasarımçökelme uzaklığını önemli ölçüde azaltır ve malzemenin ayrışma hızını artırırKonilerin açısı,koninin iç yüzeyine ulaşan daha ağır malzemelerin yüzey boyunca ,şişe santrifüjin eğimli yüzeyinde olduğu gibi aşağı kaymasını olanaklı kılacak biçimde tasarımlanır Disk tipi santrifüjler çoğunlukla sürekli olarak çalıştırılırİşlenecek malzeme tek bir ağızdan beslenir ve arıtılmış ayrı akıntılar biçiminde iki ağızdan dışarı alınırBu tür santrifüjler temel olarak katı ya da karışamaz bileşenlerinin derişikliği oldukça düşük olan sıvıların ayrıştırılmasında kullanılırÖrneğin kaymağı sütten ayırmakta kullanılan kaymak makineleri disk tipi santrifüjlerdirYağyakıtın arıtılmasında kullanılmış motor yağlarının arıtılması sırasında oluşan sabun birikintilerinin atılmasında da bu tip santrifüjlerden yararlanılır Kaynak;AnaBritannica cilt 27 sayfa 156-157 frmsinsicom için derlenmiştir __________________ Arkadaşlar, efendiler ve ey millet, iyi biliniz ki, Türkiye Cumhuriyeti şeyhler, dervişler, müritler, meczuplar memleketi olamaz En doğru, en hakiki tarikat, medeniyet tarikatıdır