التفريغ بالموجات فوق الصوتية وإزالة رغوة السوائل
يعد تفريغ السوائل وإزالة رغوتها باستخدام الموجات فوق الصوتية عملية فعالة للغاية. الموجات فوق الصوتية يزيل فقاعات الغاز العالقة الصغيرة من السائل ويقلل من مستوى الغاز المذاب تحت مستوى التوازن الطبيعي.
مطلوب تفريغ السوائل وإزالة رغوتها لأغراض عديدة ، مثل العمليات التالية:
- تحضير العينة قبل قياس حجم الجسيمات لتجنب أخطاء القياس
- تفريغ الزيت ومواد التشحيم قبل الضخ لتقليل تآكل المضخة بسبب التجويف
- تفريغ الأطعمة السائلة ، مثل العصير أو الصلصة أو النبيذ ، لتقليل نمو الميكروبات وزيادة مدة الصلاحية
- تفريغ البوليمرات والورنيش قبل التطبيق أو المعالجة أو التسريب الفراغي
عند صوتنة السوائل ، تؤدي الموجات الصوتية التي تنتشر من السطح المشع إلى الوسائط السائلة إلى تناوب دورات الضغط العالي والضغط المنخفض ، مع معدلات تعتمد على التردد. خلال دورة الضغط المنخفض ، يمكن للموجات فوق الصوتية إنشاء فقاعات فراغ صغيرة أو فراغات في السائل. يولد العدد الكبير من الفقاعات الصغيرة مساحة سطح فقاعة إجمالية عالية. كما يتم توزيع الفقاعات بشكل جيد في السائل. يهاجر الغاز المذاب إلى هذه الفقاعات المفرغة عبر مساحة السطح الكبيرة ويزيد من حجم الفقاعات.
تدعم الموجات الصوتية لمس واندماج الفقاعات المجاورة مما يؤدي إلى نمو متسارع للفقاعات. ستساعد موجات الصوتنة أيضا على التخلص من الفقاعات من أسطح الأوعية وستجبر الفقاعات الأصغر التي تستريح تحت سطح السائل على الارتفاع وإطلاق الغاز المحبوس في البيئة.
التفريغ بالموجات فوق الصوتية للنفط باستخدام معالج بالموجات فوق الصوتية Hielscher 200 Watts.
ضعه على المحك
يمكن جعل عملية تفريغ السوائل وإزالة رغوتها مرئية بسهولة. في دورق زجاجي من ماء الصنبور المصبوب حديثا ، ستجبر الموجات فوق الصوتية الفقاعات الصغيرة العالقة على الاندماج والتحرك بسرعة. يمكنك رؤية هذا التأثير في صورة التقدم أدناه.
تفريغ المياه بالموجات فوق الصوتية (5 ثوان)
يحتوي الزيت المهتاج على عدد كبير من الفقاعات أو الرغوة المعلقة. على وجه الخصوص في المبردات ، هذه مشكلة. هناك ، تعزز فقاعات الغاز التآكل الناجم عن التجويف في المضخات أو الفوهات. توضح صورة التقدم أدناه تأثير إزالة الرغوة بالموجات فوق الصوتية.
التفريغ بالموجات فوق الصوتية: تتم إزالة فقاعات الغاز المحاصرة من الزيت باستخدام الموجات فوق الصوتية UP400St
سيولد Sonication فقاعات فراغ صغيرة في المياه الصافية التي لا معنى لها. تمتلئ هذه الفقاعات بالغاز المذاب الذي يهاجر إلى الفقاعات. وبالتالي تنمو الفقاعات وتتحرك لأعلى. تأثير التفريغ واضح للعيان في أي سائل شفاف.
نظرا لأن الموجات فوق الصوتية تعمل على تحسين ارتفاع الفقاعات الصغيرة العالقة إلى سطح السائل ، فإنها تقلل من وقت التلامس بين الفقاعة والسائل أيضا. لهذا السبب ، فإنه يحد من إعادة إذابة الغاز من الفقاعة إلى السائل أيضا. هذا له أهمية خاصة للسوائل ذات اللزوجة العالية ، مثل الزيوت أو الراتنجات. نظرا لأن الفقاعات يجب أن تنتقل إلى سطح السائل ، فإن التفريغ بالموجات فوق الصوتية يعمل بشكل أفضل ، إذا كانت الحاوية ضحلة بحيث يكون الوقت إلى السطح أقصر.
ما وراء التأثيرات المرئية
قياس آثار التفريغ عن طريق الفحص البصري محدود في الدقة. تعد قياسات محتوى الغاز طريقة أكثر دقة لمعرفة كفاءة التفريغ بالموجات فوق الصوتية.
تحتوي السوائل على كمية معينة من الغاز المذاب. يعتمد تركيز الغاز على عوامل ، مثل درجة الحرارة أو الضغط المحيط أو تحريك السائل. في ظل ظروف ثابتة ، سيقترب تركيز الغاز من الاتزان. سيؤدي التفريغ بالموجات فوق الصوتية إلى تغيير الظروف ، لأن السائل يتعرض لفقاعات الضغط المنخفض والإثارة. لذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية ستخفض تركيز الغاز في السائل إلى ما دون مستوى التوازن.
عندما يتوقف الصوتنة ويتم إعادة تأسيس الظروف الأولية ، فإن تركيز الغاز سيقترب ببطء من مستوى التوازن الأولي مرة أخرى ، ما لم يتعرض السائل لأي غاز ، على سبيل المثال في زجاجة مغلقة. نظرا لأن إعادة إذابة الغاز في السائل بطيئة إلى حد ما ، فمن الممكن العمل مع السائل منخفض الغاز بعد صوتنة. يوضح الرسم البياني الآتي هذا التأثير.
رسم توضيحي لتفريغ المياه بالموجات فوق الصوتية
التفريغ قبل الاستحلاب والتشتيت
يمكن أن يؤدي التفريغ بالموجات فوق الصوتية إلى تحسين جودة التشتت والمستحلبات.
المشكلة
في كثير من الأحيان ، تحتوي المستحلبات والتشتت على مواد خافضة للتوتر السطحي من أجل زيادة ثباتها. سوف تمنع المواد الخافضة للتوتر السطحي ملامسة واندماج أو تكتل المادة المشتتة في الطور السائل. لهذا ، ستشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي طبقة حول كل جسيم. يمكن لنفس المواد الخافضة للتوتر السطحي أيضا تغليف فقاعات الغاز المعلقة في الطور السائل. يمكن أن تثبت مثل هذه الفقاعات المستقرة أنها قوية للغاية. تستهلك الفقاعات المستقرة الفاعل بالسطح ، وتقلل من جودة المستحلب أو التشتت ، ويمكن أن تولد قراءات غير منتظمة عند قياس حجم الجسيمات.
الحل: التفريغ بالموجات فوق الصوتية
من أجل الحد من مشكلة فقاعات الغاز المستقرة ، يجب تفريغ السوائل عن طريق صوتنة. قبل إضافة مرحلة التشتت ، مثل الزيت أو المسحوق ، صوتنة السائل حتى يقل عدد الفقاعات المتولدة. عند خلط مواد أخرى ، تجنب توليد فقاعات جديدة أو دوامة أثناء التحريك. هذا من شأنه أن يزيد من محتوى الغاز بسرعة.
Water-based drilling mud before and after ultrasonic degassing with the sonicator UIP1000hd
دراسة وصورة أماني وآخرون 2016
إجبار ثاني أكسيد الكربون على الخروج
يتم استخدام تأثير التفريغ في اختبار تسرب العلب والزجاجات التي تحتوي على مشروبات غازية ، مثل الكولا أو الصودا أو البيرة. يرجى النقر هنا للحصول على مزيد من المعلومات حول اختبار تسرب الزجاجة.
التفريغ بالموجات فوق الصوتية في سطور
يعمل تفريغ السوائل بالموجات فوق الصوتية بشكل أفضل عند استخدام الإعداد التالي.
- تطبيق السعات بالموجات فوق الصوتية منخفضة إلى معتدلة!
- استخدام sonotrodes مع مساحة سطح كبيرة, على سبيل المثال sonotrodes انبعاث شعاعيا!
- توفير ضغط منخفض أو فراغ فوق سطح السائل أثناء صوتنة!
- تسخين السائل ، للحد من اللزوجة!
- استخدم حاوية ضحلة لفصل الغاز أثناء أو بعد الصوتنة!
- تجنب الهياج المضطرب للسماح لفقاعات الغاز بالتحرك!
يمكن استخدام التفريغ بالموجات فوق الصوتية في وضع الدفعات أو مضمنة. في حالة التشغيل المضمن ، يجب تركيب أنبوب قائم لتصريف الغاز وتطبيق مضخة غاز.
الأدب / المراجع
- Rognerud, Maren; Solemslie, Bjørn; Islam, Md Hujjatul; Pollet, Bruno (2020): How to Avoid Total Dissolved Gas Supersaturation in Water from Hydropower Plants by Employing Ultrasound. Journal of Physics: Conference Series 2020.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2, 2016. 21-30.
- Haghayeghi R.; Kapranos P. (2014): The effect of processing parameters on ultrasonic degassing efficiency. Materials Letter Volume 116, 1 February 2014. 399-401.
- Servant G.; Caltagirone J.P.; Gérard A.; Laborde J.L.; Hita A. (2000): Numerical simulation of cavitation bubble dynamics induced by ultrasound waves in a high frequency reactor. Ultrasonics Sonochemistry Volume 7, Issue 4, October 2000. 217-227.
Ultrasonic degassing setup
- كفاءة عالية
- أحدث التقنيات
- موثوقيه & متانه
- تحكم دقيق وقابل للتعديل في العملية
- الدفعه & مضمنه
- لأي وحدة تخزين
- برنامج ذكي
- ميزات ذكية (على سبيل المثال، قابلة للبرمجة وبروتوكول البيانات والتحكم عن بُعد)
- سهل وآمن للعمل
- صيانة منخفضة
- التنظيف المكاني (التنظيف المكاني)
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.