تحقیق در مورد دستگاه سانتریفیوژ و انواع آن

حتما! در ادامه متن بازنویسی شده آمده است:

**آشنایی با دستگاه گریزانه (سانتریفیوژ) و گونه‌های مختلف آن**

یک دستگاه گریزانه یا سانتریفیوژ، وسیله‌ای است که با چرخش بسیار سریع، از نیروی گریز از مرکز برای جدا کردن مواد استفاده می‌کند. تصور کنید یک سطل آب را به سرعت بچرخانید؛ در این حالت آب به پایین سطل فشار می‌آید و از شما دور می‌شود. دستگاه سانتریفیوژ هم دقیقاً از همین اصل بهره می‌برد.

این دستگاه معمولاً یک روتور دارد که لوله‌های مخصوصی حاوی نمونه (مانند خون یا یک مایع دیگر) درون آن قرار می‌گیرند. با روشن شدن دستگاه، روتور با سرعت بالا می‌چرخد. این چرخش سریع باعث می‌شود مواد سنگین‌تر در نمونه، به انتهای لوله رانده شوند و مواد سبک‌تر در بخش بالایی قرار بگیرند. به این ترتیب، اجزای مختلف یک مخلوط از یکدیگر جدا می‌شوند.

**انواع مختلف دستگاه‌های گریزانه**

دستگاه‌های سانتریفیوژ بسته به کاربرد، اندازه و سرعت، به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

۱. **سانتریفیوژهای معمولی (بنچ‌تاپ):** این نوع، رایج‌ترین مدل است که معمولاً روی میز آزمایشگاه قرار می‌گیرد. سرعت چرخش آن‌ها نسبتاً پایین است و برای کارهای معمولی مانند جدا کردن لخته خون از پلاسما به کار می‌روند.

۲. **سانتریفیوژهای یخچال‌دار:** این دستگاه‌ها دارای سیستم خنک‌کننده هستند. از آن‌ها زمانی استفاده می‌شود که نمونه‌ها به گرما حساس هستند و باید در حین چرخش، سرد باقی بمانند تا از فاسد شدن آن‌ها جلوگیری شود.

۳. **سانتریفیوژهای فوق‌سریع (اولترا سانتریفیوژ):** این مدل‌ها بسیار قوی و پیشرفته هستند و می‌توانند با سرعت‌های بسیار بالا بچرخند. از این دستگاه‌ها برای جدا کردن ذرات بسیار ریز مانند مولکول‌های DNA و پروتئین‌ها استفاده می‌شود.

۴. **سانتریفیوژهای ساکن (فلور-استند):** این نوع، دستگاه‌های بزرگ و ثابتی هستند که معمولاً در آزمایشگاه‌های صنعتی یا پزشکی برای جداسازی حجم زیادی از مایعات در یک نوبت کاربرد دارند.

هر کدام از این انواع، در زمینه‌های گوناگونی از جمله پزشکی، زیست‌شناسی، صنایع غذایی و شیمی برای تجزیه و تحلیل و خالص‌سازی مواد به کار می‌روند.

دستگاه سانتریفیوژ چیست؟

سانتریفیوژ که با نام گریزانه نیز شناخته می‌شود، دستگاهی است برای جداسازی مواد مختلف از یکدیگر با استفاده از نیروی گریز از مرکز. در این دستگاه، مواد با سرعت بسیار بالایی به دور یک مرکز ثابت چرخانده می‌شوند. در ادامه، بیشتر با عملکرد و کاربرد این وسیله آشنا خواهیم شد.

واژه سانتریفیوژ از دو بخش تشکیل شده: “Centre” به معنای مرکز و “fugus” به معنای فرار کردن. در این دستگاه، معمولاً یک محفظه حاوی مواد، توسط یک موتور با سرعت زیاد حول یک محور ثابت می‌چرخد. در نهایت، سانتریفیوژ وسیله‌ای است که برای چرخاندن سریع مواد و جداسازی آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه کار دستگاه سانتریفیوژ

دستگاه سانتریفیوژ معمولاً برای جداسازی مواد جامد از مایع یا برای جدا کردن اجزای مختلف یک مخلوط مایع استفاده می‌شود. برای این کار، مخلوط مورد نظر داخل لوله‌های مخصوصی ریخته می‌شود و دستگاه شروع به چرخش سریع می‌کند. با چرخش دستگاه، لوله‌ها به سمت بیرون متمایل شده و در حالت افقی قرار می‌گیرند.

در اثر این چرخش، نیروی گریز از مرکز ایجاد می‌شود که مخلوط را به سمت دیوارهٔ لوله می‌راند. در نتیجه، ذرات یا مایعات سنگین‌تر به انتهای لوله و بخش بیرونی رانده می‌شوند. پس از توقف دستگاه، مواد به همان شکل جداشده باقی می‌مانند و دیگر با هم مخلوط نمی‌شوند.

اساس کار سانتریفوژها

وقتی یک جسم با سرعت ثابت به دور یک نقطه مرکزی بچرخد، نیرویی در آن ایجاد می‌شود. این نیرو در جهت عمود بر مسیر حرکت جسم و به سمت بیرون از مرکز چرخش عمل می‌کند. به این نیرو، «نیروی گریز از مرکز» می‌گویند. مقدار این نیرو از فرمول
F = M × R × W²
به دست می‌آید. در این فرمول،
R شعاع چرخش،
M جرم جسم،
و W سرعت زاویه‌ای آن است.
محور چرخش می‌تواند به صورت عمودی، افقی یا مورب قرار گیرد.
سانتریفیوژهایی که در صنعت برای غنی‌سازی اورانیوم استفاده می‌شوند، توانایی چرخش با سرعت حدود ۳۰۰ دور در ثانیه را دارند!

کاربرد سانتریفیوژ

برای جدا کردن اجزای خون و دیگر نمونه‌های زیستی معمولاً از دستگاهی به نام سانتریفیوژ استفاده می‌شود. سریع‌ترین نوع این دستگاه‌ها که «فرامرکز‌گریز» نام دارد، قادر است تا ۲۰۰۰۰۰ دور در دقیقه بچرخد. از سانتریفیوژهای بزرگ همچنین برای آزمایش روی خلبانان جنگی و فضانوردان استفاده می‌کنند تا ببینند بدن آن‌ها در برابر شتاب‌های بسیار بالا چه واکنشی نشان می‌دهد. این وسیله در واقع برای جدا کردن مواد مخلوط در مایع (سوسپانسیون) به کار می‌رود.

انواع دستگاه سانتریفیوژ

دستگاه‌های سانتریفیوژ در انواع مختلفی ساخته می‌شوند تا نیازهای گوناگون را برطرف کنند. برای مثال، نوع کوچک و خانگی آن برای خشک کردن سبزی‌هایی مانند کاهو به کار می‌رود تا آب اضافه آن‌ها گرفته شود. همچنین در لباسشویی‌ها از این سیستم برای چلاندن و خشک کردن لباس‌ها استفاده می‌شود.

در آزمایشگاه‌ها نیز از سانتریفیوژ برای جدا کردن اجزای خون مثل گلبول‌های قرمز از پلاسما استفاده می‌کنند. در مقیاس صنعتی، این دستگاه‌ها با موتورهای قدرتمند و اندازه‌های بزرگ ساخته می‌شوند تا مواد مختلف را از هم جدا کنند. حتی در فرآیند غنی‌سازی اورانیوم هم از نوع گازی سانتریفیوژ استفاده می‌شود.

در محیط آزمایشگاهی، سانتریفیوژها را بر اساس سرعت چرخش به چند گروه تقسیم می‌کنند: انواع با سرعت کم، با سرعت بالا، اولتراسانتریفیوژ و میکروسانتریفیوژ. همچنین سانتریفیوژهای پرسرعت خود به دو نوعِ با ظرفیت زیاد و با ظرفیت کم تقسیم‌بندی می‌شوند.

اجزای سانتریفیوژ

اجزای اصلی یک دستگاه سانتریفیوژ شامل این موارد است:

⇐ موتور برقی دستگاه
⇐ بخش چرخان یا روتور
⇐ تایمر
⇐ میلهٔ متصل‌کننده (شافت)
⇐ جایگاه قرارگیری لوله‌ها (سر روتور)
⇐ کلید روشن/خاموش
⇐ تنظیم‌کنندهٔ سرعت چرخش
⇐ نمایشگر سرعت (تاکومتر) که تعداد دورها را نشان می‌دهد.

نکات ایمنی دستگاه های سانتریفیوژ

رعایت نکات ایمنی هنگام کار با دستگاه‌ها بسیار مهم است. در اینجا چند دستورالعمل ساده و کاربردی آورده شده است:

◊ هیچ‌وقت دستگاه را هنگامی که درِ آن باز است، روشن نکنید.
◊ سرعت دستگاه را فقط به اندازه‌ای که برای کارتان لازم است تنظیم کنید و از بالا بردن بی‌دلیل سرعت خودداری نمایید.
◊ اگر از دستگاه صداهای غیرعادی شنیدید، بلافاصله آن را خاموش کرده و از سالم بودن و تنظیم بودن قطعات چرخشی آن مطمئن شوید.
◊ در دستگاه‌هایی که قفل خودکار دارند، قبل از روشن کردن، از سالم بودن قفل آن اطمینان حاصل کنید.
◊ پیش از شروع کار، لوله‌های آزمایش را از نظر سلامت کامل بررسی کنید.
◊ از قرار دادن لوله‌های بدون درپوش در دستگاه جدا خودداری کنید.
◊ اگر در حین آزمایش لوله‌ای شکست یا احتمال ترک خوردگی داشت، دستگاه را خاموش کنید و حداقل ۳۰ دقیقه صبر کنید قبل از اینکه برای تمیز کردن یا تعمیر اقدام نمایید.
◊ اگر دستگاه به درستی کالیبره نشده باشد، نباید از آن استفاده کرد و بهتر است برای بررسی و تعمیر به نمایندگی سازنده ارسال شود.

پیشنهادی: آشنایی با دستگاه اعلام نشت گاز مونوکسید

منبع: ویکی‌پدیا – پدیده نوگن