केंद्रोत्सारण : भिन्न घनतेच्या व एकमेकांत न मिसळणाऱ्या द्रवांच्या मिश्रणातील निरनिराळे भाग वेगळे करण्याची क्रिया. वर्तुळाकार कक्षेत फिरणाऱ्या वस्तूंवर दोन प्रेरणा कार्य करीत असतात. त्यांपैकी एक केंद्रोत्सारी (केंद्रापासून दूर दिशेला जाणारी) असते व दुसरी केंद्राकर्षी (केंद्राकडे जाणारी) असते. गोफणीत ठेवलेला दगड दोरीने गोल फिरवला जात असताना दगडावर या दोन्ही प्रेरणा परस्परांविरुद्ध कार्य करीत असल्यामुळे तो सतत फिरत राहतो. गोफणीची एक दोरी सोडल्याबरोबर दगडावरची केंद्राकर्षी प्रेरणा नष्ट होते व तो दगड केंद्रोत्सारी प्रेरणेने मध्यापासून दूर फेकला जातो.
या तत्त्वाचा उपयोग द्रवात मिसळलेले घन पदार्थ त्यातून वेगळे काढता येतात. उदा., ताकातून लोणी किंवा दुधातून मलई वेगळी करता येते. या तत्त्वावर असे विलगीकरण करणाऱ्या यंत्रांना केंद्रोत्सारक (सेंट्रिफ्यूज) म्हणतात. साखरेच्या कारखान्यात आणि विविध रासायनिक उद्योगांत अशा यंत्रांचा चांगला उपयोग होतो.
केंद्रोत्सारक यंत्रे : घन पदार्थ मिसळलेले द्रव काही वेळा एखाद्या भांड्यात स्थिर ठेवले, तर गुरुत्वाकर्षणाने घन पदार्थ द्रवातून वेगळे होऊन तळावर साठतात व हलका शुद्ध द्रव वरच्या बाजूला येतो. गुरुत्वाकर्षक विलगीकरणाची गती दोन पदार्थांमधील घनतेच्या फरकावर आणि घन कणांच्या आकारावर अवलंबून असते. गुरुत्वाकर्षक प्रेरणा फार अल्प असते त्यामुळे होणाऱ्या विलगीकरणास बराच वेळ लागतो.यांत्रिक शक्तीचा उपयोग करून केंद्रोत्सारी प्रेरणा गुरुत्वाकर्षक प्रेरणेपेक्षा हजारो पटींनी वाढविता येते. त्यामुळे केंद्रोत्सारक यंत्रात केंद्रोत्सारणाची क्रिया फार जलद घडवून आणता येते.
केंद्रोत्सारी प्रेरणा कोनीय गतीच्या वर्गाप्रमाणे वाढत जाते. कोनीय वेग दुप्पट केल्यास केंद्रोत्सारी प्रेरणा चौपट होते. केंद्रोत्सारी यंत्रे प्रतिमिनिट ५०,००० ते १,२०,००० फेरे अशा उच्च वेगाने फिरवता येतात त्यामुळे अगदी लहान यंत्रातही केंद्रोत्सारण लवकर घडवून आणता येते. साखरेच्या कारखान्यात पाकात मिसळलेले साखरेचे स्फटिक वेगळे काढण्यासाठी जी यंत्रे वापरतात त्यांचा एक प्रकार आ. १ मध्ये दाखविला आहे. यामध्ये बाहेरच्या बाजूला स्थिर राहणारा गोल टाकीसारखा भाग असतो व आतल्या बाजूला दांड्यावर बसविलेले नळकांड्यासारखे गोल भांडे असते. आतल्या भांड्याच्या बाजूवर बारीक छिद्रांची जाळी असते. या भांड्यात पाकाचे ठराविक मिश्रण वरच्या बाजूने भरतात व भांडे यांत्रिक शक्तीने फिरवितात. केंद्रोत्सारी प्रेरणेने साखरेचा पाक भांड्यातील छिद्रांमधून बाहेर फेकला जातो व साखरेचे स्फटिक भांड्याच्या आतल्या भिंतीवर अडकून बसतात. ठराविक अवधीनंतर सर्व पाक बाहेर गेल्यावर यंत्र थांबवून साखरेचे स्फटिक खरडून काढतात व बाहेर नेतात.
जे द्रव एकमेकांत मिसळत नाहीत व ज्याच्या घनतेमध्ये बराच फरक असतो त्यांच्या मिश्रणातून त्यातील घटक वेगळे करण्यासाठी जे यंत्र वापरतात त्याचा एक
प्रकार आ. २ मध्ये दाखविला आहे. हे यंत्र सुरू करून मधल्या नळीतून द्रवमिश्रण आत भरतात. मिश्रण फिरू लागले म्हणजे जड द्रव बाहेरच्या बाजूकडे सरकतो व हलका द्रव आतल्या बाजूकडे राहतो. वरचे मिश्रण सतत आत येत असले म्हणजे यंत्रात अलग झालेले द्रव निरनिराळ्या मार्गांनी बाहेर पडतात. या यंत्रात शंक्वाकार पात्यासारख्या भागांचा उपयोग केला, तर यंत्राची क्षमता पुष्कळ वाढते. असे यंत्र आ. ३ मध्ये दाखविले आहे.
प्रयोगशाळेत लहान प्रमाणातील मिश्रणांच्या विलगीकरणासठी एक विशेष प्रकारचे हाताने फिरवण्याचे यंत्र वापरतात. ते आ. ४ मध्ये दाखविले आहे. त्यामध्ये फिरविता येणाऱ्या उभ्या दांड्याला एक आडवी दांडी जोडलेली असते. आडव्या दांडीच्या दोन्ही टोकांवर बिजागरी पद्धतीची कडी बसवलेली असतात. त्या कड्यांमध्ये मिश्रण भरलेल्या परीक्षा नळ्या अडकवून ठेवतात. यंत्राचा उभा दंड फिरवला म्हणजे केंद्रोत्सारी प्रेरणेने परीक्षा नळ्या आडव्या होऊन आऱ्यांप्रमाणे फिरतात व मिश्रणातील जड पदार्थ परीक्षा नळ्यांच्या तळाकडे जमा होतात आणि हलका द्रव तोंडाकडे येतो.
स्थिर ठेवलेल्या नळकांड्यासारख्या गोल भांड्याच्या आतल्या भिंतीवर स्पर्शीय दिशेने बसविलेल्या नळीतून जर उच्च वेगाने वाहणारे मिश्रण सोडले, तर ते मिश्रण भिंतीवरून फिरत जाते व मिश्रणाला चक्राकार गती मिळते. या गतीनेदेखील मिश्रणाचे विलगीकरण होऊ शकते. अशा तत्त्वावर आधारलेल्या केंद्रोत्सारी यंत्राला हायड्रोसायक्लोन म्हणतात.
उपयोग : केंद्रोत्सारी यंत्रांचा विशेष उपयोग दूध उत्पादन केंद्रात दुधातील मलई व ताकातील लोणी वेगळे करण्यासाठी
व साखरेच्या कारखान्यात पाकामध्ये तयार झालेले साखरेचे स्फटिक वेगळे करण्यासाठी होतो. याशिवाय या यंत्रांचा बिअर तयार करण्याच्या कारखान्यात किण्वनाच्या (आंबविण्याच्या) हौदातील यीस्ट वेगळे करण्यासाठी, औषधांच्या काढ्यातील गाळ वेगळा करण्यासाठी, फळांचे रस स्वच्छ करण्यासाठी, खनिज व वनस्पती तेलांतील गाळ वेगळा करण्यासाठी, रबराच्या कच्च्या रसातील रबर कणांचा अंश वाढविण्यासाठी, मेंढ्यांची लोकर धुवून निघालेल्या पाण्यातील चरबी वेगळी काढण्यासाठी, खाटीकखान्यातून मिळणाऱ्या रक्तातून लाल रंगाचे घटक वेगळे करून रंगरहित द्रव मिळविण्यासाठी, रेयॉनाच्या कारखान्यातील व्हिस्कोज (सेल्युलोजावर कॉस्टिक सोडा व कार्बन बायसल्फाइड यांची विक्रिया करून मिळणारा दाट विद्राव) स्वच्छ करण्यासाठी, उबविलेल्या कालव शिंपल्यांतून बीज शिंपले वेगळे करण्यासाठी, लिंबे, नारिंगे वगैरे फळांच्या साली ठेचून पाण्यात कालविल्यानंतर पाण्यामध्ये तरंगणारे सुवासिक तेल वेगळे करण्यासाठी, डीझेल एंजिनाचे इंधन तेल शुद्ध करण्यासाठी, केबली व रोहित्रे (विद्युत् दाब बदलणारी उपकरणे) यांमध्ये वापरावयाच्या तेलातील पाण्याचा अंश काढून टाकण्यासाठी, व्हार्निशे व लॅकर यांमधील मळ काढण्यासाठी, निर्जल धुलाई पद्धतीने कपडे स्वच्छ करण्याच्या कारखान्यात वापरलेल्या रसायनातील मळ काढून टाकण्यासाठी, पाण्यामध्ये धुतलेल्या कपड्यातील पाणी काढून टाकण्यासाठी, एंजिनामध्ये वापरलेल्या वंगणातून कार्बन, धातूचा कीस व पाण्याचा अंश वेगळा करण्यासाठी, यांत्रिक हत्यारामध्ये वापरलेल्या शीतक (थंड करणाऱ्या) द्रवातून धातूचा कीस व इतर घाण काढून टाकण्यासाठी व मैलापाणी साठविण्याच्या कुंडातील क्रियाशील पुंजांची घनता वाढविण्यासाठी अशा विविध कामांसाठी होतो.
संदर्भ :
- Perry, J. H., Chemical Engineer’s Handbook, Tokyo, 1950.
- Smith, J. C., Unit Operations of Chemical Engineering, New York, 1967.
लेखक : कुंटे, मा. वा.; ओक, वा. रा.