سانتریفیوژ آزمایشگاهی و سانتریفیوژ صنعتی

سانتریفیوژها به دو دسته صنعتی و سانتریفیوژهای آزمایشگاهی طبقه بندی می شوند.

GlanLab عمدتاً سانتریفیوژهای آزمایشگاهی را توسعه، تولید و به فروش می رساند. بسیاری از مشتریان برای مشاوره سانتریفیوژ صنعتی به ما مراجعه می کنند. با توجه به سالها کشت عمیق در زمینه سانتریفیوژها، اجازه دهید به معرفی مختصری در مورد سانتریفیوژ صنعتی بپردازیم.

1. سانتریفیوژ آزمایشگاهی چیست؟

سانتریفیوژ یک روش آزمایشگاهی پایه است که از یک سانتریفیوژ برای جداسازی اجزای یک مخلوط پیچیده استفاده می کند.

با سانتریفیوژ کردن نمونه‌های آزمایشی با سرعت‌های بسیار بالا، اجزای مخلوط تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز قرار می‌گیرند و باعث می‌شوند ذرات متراکم‌تر از محور دور شوند و ذرات با چگالی کمتر به سمت محور حرکت کنند.

این ذرات در انتهای لوله ته نشین می شوند و به اصطلاح رسوبی را تشکیل می دهند، به طوری که نمونه جدا شده یا مایع باقیمانده به نام سوپرناتانت می تواند برای پردازش یا تجزیه و تحلیل بیشتر استفاده شود.

2. سانتریفیوژ صنعتی چیست؟

سانتریفیوژ صنعتی یک ماشین جداسازی است که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی جامدات از مایعات استفاده می کند.

یک سانتریفیوژ نیروی گریز از مرکز هزاران برابر بیشتر از نیروی گرانش اعمال می کند. این نیرو باعث می شود که جامد فوراً از مایع جدا شود. علاوه بر این، می تواند مایعات را در مورد مایعات غیر قابل اختلاط با چگالی های مختلف جدا کند. شما می توانید سانتریفیوژ صنعتی را به عنوان یک نسخه کوچک شده از یک سانتریفیوژ آزمایشگاهی در نظر بگیرید، اما در مقیاس بزرگتر با طراحی جریان عبوری. این بدان معنی است که جامدات و مایعات به طور مداوم از هم جدا شده و از سانتریفیوژ خارج می شوند.

2.1. انواع سانتریفیوژهای صنعتی

سانتریفیوژهای صنعتی به دو دسته اصلی فیلتراسیون و ته نشینی تقسیم می شوند.

الف سانتریفیوژ نوع فیلتراسیون

محیط متخلخل اجازه می دهد تا مایع از صفحه خارج شود در حالی که مواد جامد را در سانتریفیوژ فیلتر نگه می دارد. مایع جدا شده در صفحه جمع شده و تخلیه می شود. برای سانتریفیوژهای فیلتر، سرعت چرخش نسبتا پایین (نیروهای گریز از مرکز کم) کافی است. آنها برای جداسازی حجم زیادی از جامدات درشت از مایعات مناسب هستند. به عنوان مثال جداسازی قندهای کریستالی از شربت ها یا رسوبات شیمیایی از رویی است. مکانیسم های مختلفی برای جمع آوری جامدات جدا شده وجود دارد. برخی از این روش ها در بخش های زیر توضیح داده شده است. انواع فیلتر سانتریفیوژ وجود دارد. سانتریفیوژهای لایه بردار دارای محیط های پارچه ای هستند که کاربر با مواد جامد 'پوست می کند'.

ب سانتریفیوژ دکانتر

سانتریفیوژهای Decanter از صفحات یا رسانه های جریان دار یا سوراخ دار استفاده نمی کنند. این سانتریفیوژ از یک درام جامد استفاده می کند که به 'سانتریفیوژ درام جامد' نیز معروف است. نیروی گریز از مرکز باعث می شود جامدات متراکم تری در امتداد دیواره درام جمع شوند. بنابراین مایع سبک تر از جامد جدا می شود. عبور مایع اجازه می دهد تا مایع جدا شده از درام خارج شود.

همین نیروی گریز از مرکز همچنین منجر به ته نشینی متفاوت دو مایع غیرقابل اختلاط می شود. در این حالت سانتریفیوژ هر سه فاز مایع، مایع و جامد را جدا می کند. به این نوع جداکننده، سانتریفیوژ سه فاز می گویند. سانتریفیوژهای درام جامد بیشتر به دو نوع تقسیم می شوند، یعنی سانتریفیوژهای دکانتر و سانتریفیوژهای دیسکی.

2.2. تفاوت بین فیلتراسیون و سانتریفیوژ دکانتر

2.2.1 طراحی درام

تفاوت اصلی بین سانتریفیوژ فیلتر و سانتریفیوژ دکانتر در طراحی درام است. سانتریفیوژهای فیلتر دارای صفحه عبوری هستند که اجازه عبور مایعات را می دهد و جامدات را در خود نگه می دارد. سانتریفیوژ دکانتر دارای صفحه جامدات است که با استفاده از ته نشینی دیفرانسیل، جامدات را از مایعات جدا می کند.

2.2.2 راندمان جداسازی

بازده اندازه ذرات سانتریفیوژهای صنعتی بسته به طراحی سانتریفیوژ و سایر پارامترهای عملیاتی مانند سرعت جریان، ویسکوزیته سیال، نیروی گریز از مرکز و غیره متفاوت است. اندازه رسانه یا مش در یک سانتریفیوژ فیلتر، کارایی اندازه ذرات را مشخص می کند. بنابراین، سانتریفیوژهای فیلتر ذرات را که بزرگتر از اندازه سوراخ های دیواره یا صفحه نمایش کاسه هستند، جدا می کنند. این قابلیت جداسازی کاربرد سانتریفیوژهای فیلتر را به اندازه از پیش تعیین شده رسانه صفحه یا اندازه مش محدود می کند. با این حال، سانتریفیوژهای دکانتر از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی استفاده می کنند. قرقره تمام مواد جامد جدا شده را بدون توجه به اندازه از کاسه سانتریفیوژ بیرون می راند. بنابراین، یک درام جامد یا سانتریفیوژ دکانتر می تواند طیف وسیعی از اندازه ذرات را از مایعات جدا کند. به طور کلی، سانتریفیوژهای دکانتر دارای راندمان اندازه ذرات بالاتر از سانتریفیوژهای فیلتر هستند.

2.2.3 گرانش یا نیروی گریز از مرکز

سانتریفیوژهای Decanter از تفاوت بین وزن مخصوص جامدات و مایعات برای تأثیر بر جداسازی استفاده می کنند. بنابراین، این سانتریفیوژها نیروی گریز از مرکز (RCF) بالایی برای جداسازی کارآمد اعمال می کنند. سانتریفیوژهای فیلتر به نیروی g کمتری نیاز دارند تا مایع را از طریق سوراخ های کاسه فشار دهند. به طور معمول یک سانتریفیوژ دکانتر دارای نیروی گریز از مرکز از 3000 Gs تا 10000 Gs است، در حالی که یک سانتریفیوژ فیلتر دارای نیروی گریز از مرکز کمتر از 2000 Gs است.

2.2.4 استخراج جامدات جدا شده

یک سانتریفیوژ دکانتر به طور مداوم مواد جامد جدا شده را در طول فرآیند ته نشینی تخلیه می کند. یک گرداب چرخان (مارپیچ) درون کاسه، مواد جامد جدا شده را به بیرون هل می دهد. سانتریفیوژ فیلتر مواد جامد جدا شده را جمع می کند، که به طور دوره ای توسط اسکراپر از توری خراشیده می شوند.

2.2.5 تخلیه مایع جداسازی

صفحه جریان سانتریفیوژ فیلتر به مایع اجازه می دهد تا از صفحه خارج شود. سیال جدا شده توسط نیروی جاذبه از ظرف سانتریفیوژ تخلیه می شود. سیال جدا شده در سانتریفیوژ دکانتر با سرعت بالایی می چرخد. یک پمپ داخلی انرژی دورانی را به فشار تبدیل می‌کند که تحت آن مایع جدا شده خارج می‌شود.

2.2.6 رسانه قابل جابجایی

همانطور که از نام آن پیداست، سانتریفیوژهای فیلتر معمولاً از رسانه فیلتر قابل تعویض استفاده می کنند. این تغییر رسانه ای هزینه های نیروی کار و مواد را افزایش می دهد. یک سانتریفیوژ دکانتر خالص جامدات از گرانش تقویت شده برای جداسازی مایعات از جامدات استفاده می کند. این نوع سانتریفیوژ نیازی به تغییر مدیا ندارد و باعث صرفه جویی در هزینه و زمان می شود.

2.3 طراحی سانتریفیوژ

سانتریفیوژهای Decanter و سانتریفیوژهای فیلتر اساساً از نظر طراحی متفاوت هستند. تفاوت های اصلی بین این سانتریفیوژها در زیر آمده است.

2.3.1 قطعات متحرک

قطعات متحرک در این قسمت به قطعات داخل سانتریفیوژ اشاره دارد. صفحه چرخان بخش متحرک استاندارد همه سانتریفیوژها است. سانتریفیوژهای نوع فیلتر معمولاً دارای خراش یا تیغه های مفصلی هستند که به طور دوره ای مواد جامد جدا شده را از سطح داخلی کاسه می خراشند. سپس مواد جامد خراشیده شده توسط گرانش از توری خارج می شوند. گرداب دوار درون کاسه سانتریفیوژ ته نشین، جامدات جدا شده را به بیرون رانده می کند. این تخلیه جامدات یک فرآیند پیوسته است که در آن مواد جامد به دلیل نیروی گریز از مرکز از تار در حال چرخش خارج می شوند.

2.3. 2 ساختار شبکه

سانتریفیوژ فیلتر دارای یک توری با سوراخ هایی برای جدا کردن مایع از جامدات و عبور مایع جدا شده از آن است. اندازه این سوراخ ها اندازه ذرات جدا شده را تعیین می کند. سانتریفیوژ دکانتر دارای مش جامد است. از این رو، به عنوان سانتریفیوژ مش جامد نیز شناخته می شود. هیچ سوراخی باعث دوام بیشتر سانتریفیوژ مش جامد و دوام بیشتر می شود.

2.3.3 حفاظت در برابر فرسایش

مناطق خاصی از کاسه سانتریفیوژ به دلیل تماس با ذرات متحرک ساینده مستعد فرسایش هستند. استفاده از یک پوشش ضد خوردگی برای دوام سانتریفیوژ بسیار مهم است. ذرات جامد که در یک سانتریفیوژ فیلتر از شبکه عبور می کنند، منافذ را از بین می برند و اندازه آنها را در طول زمان گسترش می دهند. حفاظت از فرسایش این منافذ همیشه امکان پذیر نیست. خراش دهنده های جامد یا گاوآهن در سانتریفیوژهای فیلتر مستعد ساییدگی و پارگی هستند. پوشش سطح سخت روی تیغه های گاوآهن مقاومت در برابر سایش را تضمین می کند. گرداب چرخان در کاسه سانتریفیوژ ته نشینی مواد جامد را به بیرون هل می دهد. رزوه های اسکرول دائماً با مواد جامد در تماس هستند و در معرض فرسایش هستند. استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند کاربید تنگستن از پره های اسکرول در برابر سایش محافظت می کند.