ברמה אחת, כל הצנטריפוגה זהה בעצם. כוח הכבידה תמיד יפריד באופן טבעי חומרים בעלי צפיפות שונה. באמצעות צנטריפוגה אתה יכול להאיץ ולכוון עדין את תהליך ההפרדה והשיקוע הטבעי הזה.
באופן כללי, במונחים של יישומים, צנטריפוגות מתחלקות לשתי קטגוריות עיקריות:
צנטריפוגות מעבדה
צנטריפוגות תעשייתיות
לסוגים שונים של צנטריפוגות יש יישומים שונים. בעוד שרוב הצנטריפוגות במעבדה מתוכננות ונבנו כדי לענות על יישומים צרים למדי, צנטריפוגות תעשייתיות שונות. הם נוטים להיבנות כהתקנים לשימוש כללי יותר ולאחר מכן מתוכנתים או מותאמים אישית להצטיין ביישומים מסוימים. צנטריפוגות תעשייתיות מהירות רבות יכולות למעשה לשרת מספר מטרות שונות לחלוטין באותו תהליך ייצור (לדוגמה, מבשלת בירה עשויה להשתמש באותה צנטריפוגה של ערימת דיסקים תחילה כדי למשוך את גופי השמרים מהבירה שלהם כשהיא יוצאת מהתסיסים ואז שוב בשלב ליטוש אחרון).
צנטריפוגות מעבדתיות
צנטריפוגות מעבדה הן בדרך כלל מכשירי ספסל. צנטריפוגות ספסל נפוצות הנראות במעבדות מחקר כוללות צנטריפוגות המטוקריט, מיקרוצנטריפוגות, רכזי ואקום, ספינרים, אולטרה-צנטריפוגות ועוד. (זה לא אומר שמעבדות אינן משתמשות בשום דבר מלבד צנטריפוגות על שולחן העבודה. לדוגמה, אולטרה-צנטריפוגות אנליטיות צמודות לרצפה אינן נדירות בתחומים מסוימים).
ברוב המעבדות, צנטריפוגה עוסקת בעיקר בהפרדת מוצקים מנוזלים. דגימות - כל אחת מוחזקת בצינור צנטריפוגה או בקבוק משלה - נטענות לתוך רוטור. (יש שני סוגי רוטור צנטריפוגות נפוצים במעבדות: רוטורים עם זווית קבועה, המחזיקים את כל צינורות הדגימה באותו מיקום במשך כל הפעולה, ורוטורים עם דלי מתנדנד, המאפשרים לטעון את הדגימות בצורה אנכית, ולאחר מכן להתנדנד כלפי מעלה למצב אופקי לחלוטין כשהרוטור צובר מהירות.) כשהרוטור מסתובב, צפיפות החלקיקים (ביחס לנוזל שבו הם תלויים) מאלצת אותם לתחתית הצינור. שם, הם יוצרים משקעים הנקראים "גלולה". נשאר מאחור ה"סופרנטנט", תמיסת דגימה מבודדת המוכנה להמשך עיבוד או ניתוח.
סידור זה - עם רוטורים עם זווית קבועה או מתנדנדת המחזיקים דגימות בודדות - מאפשר לחשב בקלות את ה-RCF (שדה צנטריפוגלי יחסי) שכל דגימה חווה. זהו מדד לכמה "כוח g" הופעל על המדגם. זה מתבטא בכפולות של שדה הכבידה של כדור הארץ ובדרך כלל חלק חיוני של מעבדות נתונים צריך לעקוב במהלך עבודתן.
אבל היכולת לעקוב בצורה מהימנה ומדויקת אחר RCF באה במחיר של תפוקה: ניתן לעבד רק כל כך הרבה דגימות במשך תקופה נתונה, וביצוע הפרדות נוזלים בקנה מידה גדול הוא פשוט בלתי אפשרי.
צנטריפוגה, שקיעה והפרדה במהירות גבוהה, תפוקה גבוהה הם התחום של צנטריפוגות תעשייתיות.
סוגי צנטריפוגה: צנטריפוגות תעשייתיות במהירות גבוהה
בהשוואה לצנטריפוגה במעבדה, צנטריפוגה תעשייתית היא תחום מטבעו בתפוקה גבוהה. אף אחד לא מתעניין במיוחד ב-RCF שחווה נוזל חיתוך CNC או חלב גולמי במהלך שקיעה. אז, בצנטריפוגות אלה, אין כלי דגימה בודדים. במקום זאת, הרוטור הוא קערה מוצקה (או במקרים מסוימים סל מחורר). ככזה, ניתן להזין חומרים ברציפות לקערה בזמן שהיא מסתובבת, מה שמאפשר (בעיקר) צנטריפוגה בשורה.
ישנם שני סוגים שונים של הפרדה צנטריפוגלית תעשייתית במהירות גבוהה: צנטריפוגה דו פאזית וצנטריפוגה תלת פאזית. צנטריפוגה "דו-פאזית" מפרידה את החומרים המעורבים הנכנסים ל"פאזה מוצקה" ו"פאזה נוזלית". הפוך זאת לצנטריפוגה "תלת פאזית", שמפרידה את הנוזל שלך לשני שלבים נוזליים (אחד "כבד" - בדרך כלל על בסיס מים או על בסיס מים - והשני "קל" - בדרך כלל שמן - כמו גם שלב מוצק.
צנטריפוגות תעשייתיות "דיסק מחסנית".
עבור מגוון רחב של תעשיות (ממבשלות ומחלבות ועד ליצרני תעופה וחלל ואתנול), הצנטריפוגות התעשייתיות השימושיות ביותר הן צנטריפוגות ערימת דיסקים במהירות גבוהה. ה"דיסקים" הם סדרה של צלחות בצורת חרוט המסודרות בערימה אנכית בתוך קערת הצנטריפוגה. זה מגדיל את כמות משטח השקיעה הזמין, כמו גם שליטה על האופן שבו נוזלים מעורבים מתערבבים ונעים לאורך הקערה. זה גם מזרז את ההפרדה/שיקוע וגם נותן לך מידה רבה של שליטה עדינה על מה שקורה בתוך הצנטריפוגה שלך. שליטה משופרת מאפשרת להפריד מספר שלבים במעבר אחד. על ידי שינוי סידור הערימה, הזווית, המרווח והצורה, אתה יכול לשלוט במדויק על אופן הפרדת החומרים ולהתאים לשינויים בזרימת הנוזל ובהרכבו. לדוגמה, בשטח, צנטריפוגות מחסנית דיסקים כמו סדרת ה-DX של Trucent מטפלות בקביעות בהפרדות תלת פאזיות מאתגרות ביעילות של 70 אחוז (או טוב יותר) במעבר בודד. לפי הצורך, ה-DX יכול לעבור בקלות להפרדת נוזל-מוצק דו-פאזי ולהגיע ל-90 אחוזי יעילות במעבר בודד.
צנטריפוגות תעשייתיות "קערת מגרד".
בצנטריפוגות תעשייתיות רבות (כגון אלו עם קערה צינורית או צנטריפוגה אופקית "בורג"), זוהי הצורה הכוללת של כלי הרוטור שממיינת את החומרים כשהם נפרדים. חלקיקים מוצקים צפופים יותר נאספים על דפנות הרוטור ונאלצים לצאת מקצה אחד של הרוטור, בעוד נוזל פחות צפוף זורם החוצה מהשני. אפשר אפילו לטעון שכך בעצם פועלת ערימת דיסקים: הגיאומטריה של פנים הקערה וסידור הדיסקים קובעים כיצד חומרים נפרדים ומשקעים נאספים.
צנטריפוגה של "קערת מגרד" שונה. בצנטריפוגה דו-פאזית זו בעלת ביצועים גבוהים במהירות גבוהה, הרוטור האנכי שומר על החומר המוצק במהלך מחזור התהליך. נוזל מעורב מוכנס לתוך הרוטור המסתובב על ידי משאבת הזנה. הוא מאיץ כדי להתאים למהירות הכלי, אז כוח צנטריפוגלי מניע את החלקיקים המוצקים מהתרחיף בנוזל ומחזיק אותם כנגד קירות הרוטור. לאחר מכן הנוזל הנקי מתנקז מהחלק התחתון של הרוטור האנכי. מעת לעת, משאבת ההזנה כבויה ו"מחזור הגרידה" מתחיל: להב מורם אל פנים הקערה, אוסף את כל המוצקים שנלכדו.
בעבר, משתמשים רבים נרתעו מצנטריפוגות של קערת מגרדת מכיוון שהוכח שקשה לתחזק אותן. הסיבה לכך היא שעיצובים ישנים יותר של קערת מגרד הסתמכו על סידורים מיותרים של מנועים ומערכות הנעה שדרשו שילוב מצמד מורכב וטיפול תכוף. סדרת S של Trucent של צנטריפוגות תעשייתיות נוזל-מוצק ביטלה את המורכבות הזו. סדרת S בנויה מהיסוד לפעולה נטולת טרחה ואמינה עם מעורבות מינימלית של המפעיל.
