سانتریفیوژ آزمایشگاهی یخچالدار یک سانتریفیوژ دوره ای، معمولا قابل حمل، با سرعت تا 3000 دور در دقیقه (50 1/s) است که برای جداسازی سیستم های مایع ناهمگن با چگالی تا 2 گرم بر سانتی متر مکعب در میدان نیروهای گریز از مرکز طراحی شده است.
کار دوره شامل بخش های گرافیکی، نظری و محاسباتی طراحی است. هدف از این کار دوره توسعه، طراحی و محاسبه یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی بالینی است.
بخش تئوری شامل بررسی متون ثبت اختراع و علمی، شرح طراحی و اصل عملکرد سانتریفیوژ، محاسبه ضریب جداسازی و استخراج معادله حرکت بدنه کار است.
قسمت محاسبه و طراحی شامل محاسبه موتور الکتریکی و بدنه کار سانتریفیوژ، محاسبات حرارتی و تهویه می باشد.
سانتریفیوژ جداسازی سیستم های درشت، متشکل از اجزای مایع و جامد با چگالی های مختلف، تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز است.
سانتریفیوژ در زیست شناسی، پزشکی و مهندسی استفاده می شود و اغلب جایگزین فرآیندهای تخمیر، فیلتراسیون و پرس می شود سانتریفیوژ برای استفاده در تشخیص بالینی آزمایشگاهی در نظر گرفته شده است.
اصل کار سانتریفیوژ این است که نیروی گریز از مرکز که هنگام چرخش روتور ایجاد می شود، ذرات موجود در محلول را در جهت محور چرخش حرکت می دهد، مشروط بر اینکه چگالی ذرات از چگالی محلول بیشتر شود.
بنابراین، سانتریفیوژ جداسازی سیستم های ناهمگن متشکل از ذرات مایع و جامد (تعلیق) یا دو مایع نامحلول متقابل با جرم های خاص (امولسیون) با استفاده از نیروهای گریز از مرکز است.
بر اساس اصل کار، سانتریفیوژها به دو دسته رسوبی و فیلتری تقسیم می شوند.
در سانتریفیوژهای رسوبی، روتور مجهز به یک سوزن جامد است. هنگام جداسازی سوسپانسیون ها، ذرات جامد که معمولاً وزن مخصوص بالاتری نسبت به فاز مایع دارند، تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به شکل یک لایه حلقوی بر روی لبه روتور قرار می گیرند. فاز مایع نیز در نزدیکی محور چرخش به شکل یک لایه حلقوی قرار دارد.
انواع سانتریفیوژهای ته نشینی سانتریفیوژهای ته نشینی نوزاد تفاوت بین سانتریفیوژهای جفتی هستند که برای عملکرد سانتریفیوژ ساخته شده اند. هنگام جدا کردن امولسیون، در نزدیکی محور چرخش یک لایه مایع با وزن مخصوص زیاد – با وزن مخصوص پایین تر وجود دارد.
در سانتریفیوژهای فیلترینگ، روتور با پوسته سوراخ دار ساخته می شود که در سطح داخلی آن یک پارتیشن فیلتر (الک یا پارچه) ثابت می شود. هنگام جداسازی سوسپانسیون ها، فاز مایع از پارتیشن فیلتر عبور می کند و فاز جامد به صورت یک لایه حلقوی به طور همزمان روی پارتیشن فیلتر کننده قرار می گیرد.
با توجه به ماهیت فرآیند سانتریفیوژ، سانتریفیوژها به سانتریفیوژهای دسته ای و سانتریفیوژهای پیوسته تقسیم می شوند. در سانتریفیوژهای دسته ای، عملیات مختلف سانتریفیوژ – بارگیری، جداسازی، تخلیه – به صورت متوالی و دوره ای انجام می شود. در سانتریفیوژهای پیوسته تمامی این عملیات به صورت همزمان و پیوسته انجام می شود.
سانتریفیوژها با روش تخلیه رسوب از روتور با تخلیه دستی، تخلیه گرانشی، تخلیه چاقو، تخلیه پیستون ضربانی، تخلیه پیچ، با استفاده از ارتعاش متمایز می شوند.
تخلیه پیستون ضربان دار. در سانتریفیوژهای فیلتر، رسوب در طی حرکت رفت و برگشتی آبشار داخلی روتور (پیستون) تخلیه می شود. در این حالت رسوب به طور مداوم و بدون توقف روتور از روتور خارج می شود.
تخلیه پیچ در سانتریفیوژهای تماسی، رسوب در طول چرخش برخی از کارهای روتور تخلیه می شود. در این حالت رسوب به طور مداوم بدون توقف روتور تخلیه می شود.
تخلیه انتخابی در سانتریفیوژهای پیوسته، لجن توسط نوسان محوری روتور متراکم تخلیه می شود. در این حالت، زمانی که درب در موقعیت کاری قرار دارد، رسوب از روتور تخلیه می شود.
