Centrifugos yra mašinos, naudojamos laboratorijose, medicinos įstaigose ir pramonės šakose, skirtos atskirti suspenduotą medžiagą nuo terpės, su kuria jos maišomos. Tai daroma labai greitai sukant uždaras mišinio talpas aplink fiksuotą centrinį tašką. Šio judesio sukuriama išcentrinė jėga priverčia tankesnę suspensijos medžiagą prie konteinerio sienelių, efektyviai atskirdama ją nuo tirpalo. Šie įtaisai naudojami kietosioms medžiagoms atskirti nuo skystos suspensijos terpės; pavyzdžiui, jie yra esminė medicininė priemonė plazmai atskirti nuo kraujo mėginių.
Kaip jie dirba
Pagrindinis centrifugos veikimo principas yra išcentrinė jėga. Jei kibiras, pusiau pripildytas vandens, greitai sukasi ratu, virš galvos ir atgal žemyn į žemę, kibiro sukimosi sukuriama išcentrinė jėga priverčia vandenį link dugno. Būtent tai išlaiko vandenį kibire net tada, kai jis apverstas.
Dauguma centrifugų šią jėgą panaudoja panašiai ir susideda iš korpuso su dangčiu ir varomo centrinio rotoriaus. Rotoriaus perimetru yra eilė angų, į kurias įdedami tirpalo indai, paprastai mėgintuvėliai. Uždarius mašinos dangtį ir įjungus centrifugą, rotorius sukasi dideliu greičiu. Kaip ir eksperimento su kibiru atveju, išcentrinė jėga priverčia bet kokią tirpale esančią medžiagą, tankesnę už skystį, prispausti prie išorinių vamzdelių sienelių, o proceso metu ją atskiriant nuo skysčio.
Kai centrifuga baigia savo ciklą, ji palaipsniui sulėtina ir sustabdoma, kad būtų išvengta turbulencijos, dėl kurios tirpalas gali vėl susimaišyti. Šis lėtėjimo laikotarpis taip pat leidžia visai atskirtai medžiagai nukristi link mėgintuvėlio dugno. Rotoriui sustojus, vamzdelį galima išimti ir mėginius apdoroti.
Kai kuriais atvejais centrifugos viename gale gali būti ekranas, leidžiantis skysčiams prasiskverbti, o kietosios medžiagos lieka įstrigusios mėgintuvėlyje. Kiti gali laikyti vamzdelius fiksuotu kampu arba leisti jiems pasisukti, kai jie sukasi. Vamzdžio padėtis ir centrifugos sukimosi greitis gali skirtis, priklausomai nuo atskiriamo tirpalo tipo.
Atskyrimas pagal tankį
Tokiu būdu nuo suspensijos galima atskirti bet kokį suspenduotų medžiagų skaičių. Kiekviena skirtinga medžiaga išsiskirs pagal savo tankį ir sustabdžius mašiną vamzdžio apačioje susidarys atskiri sluoksniai. Tai žinoma kaip sedimentacijos principas. Pavyzdžiui, kraujo mėginys, įdėtas į centrifugą tinkamo ciklo ilgiui, visiškai suyra, sunkesni kraujo kūneliai kaupiasi apačioje, o lengvesnė kraujo plazma viršuje. Tai ypač naudinga nustatant visus nežinomų sprendimų komponentus.
Kiti naudojimo būdai
Centrifuginiai prietaisai naudojami ne tik laboratorijose; jie plačiai naudojami nuotekų tvarkymui, naftos pramonei ir netgi cukraus bei pieno perdirbimui. Paprastai medicinos ir mokslo laboratorinės centrifugos yra nedideli staliniai įrenginiai. Kita vertus, pramoninės mašinos, naudojamos magnetito srutoms atskirti nuo technologinio vandens anglies gamykloje, gali būti labai didelės.
Urano sodrinimo procese naudojamose dujų centrifugose yra specialiai suprojektuoti konteineriai su strategiškai išdėstytu vidiniu kaušeliu. Sukdamas šis samtelis surenka pageidaujamą urano-235 izotopą, o sunkesnis 238 izotopas kaupiasi ant konteinerio sienelių. Tačiau tai yra daug ilgesnis procesas nei skystos suspensijos atskyrimas, kuriam pasiekti dažnai prireikia kelių tūkstančių ciklų.
Didelės centrifugos taip pat naudojamos, kad žmonės būtų veikiami ekstremaliomis jėgomis kontroliuojamoje aplinkoje. Tokios didelės mašinos sukuriama išorinė jėga gali būti naudojama imituojant didžiules gravitacines jėgas (G jėgas), kurias gali patirti astronautas ar naikintuvo pilotas, skrisdamas labai dideliu greičiu. Geotechninis modeliavimas yra dar viena sritis, kurioje centrifugos naudojamos gravitaciniams įtempiams modeliuoti prototipuose.