كفاءة عالية في إزالة تهوية السوائل باستخدام الموجات فوق الصوتية

في حين أن التفريغ أو الغازات غالبا ما تكون خطوة عملية تستغرق وقتا طويلا للغاية ، يمكن للموجات فوق الصوتية تسريع اندماج فقاعات الغاز وارتفاعها بشكل كبير. يمكن استخدام الغازات بالموجات فوق الصوتية في إعدادات الدفعات والمضمنة ويمكن أيضا دمجها مع تقنيات التفريغ التقليدية مثل التناثر مع الغازات الخاملة أو مزيلات غاز المكره أو التسخين أو الفراغ من أجل تعزيز كفاءة وسرعة إزالة الغاز.

إزالة الغاز من السوائل

تشير مصطلحات نزع الهواء وإزالة الغازات والغازات إلى إزالة الغازات الحرة والمذابة ، وخاصة الغازات التفاعلية مثل الأكسجين أو CO2 ، من السائل. يعد التخلص من الأكسجين أمرا مهما لمنع التغييرات الضارة في المنتج النهائي وتحسين المعالجة النهائية. يعد التفريغ خطوة معالجة ضرورية للعديد من التطبيقات والصناعات. في التصنيع الصناعي ، يعد التفريغ خطوة عملية شائعة لضمان استقرار المنتج وجودته ومعايير المنتج المستمرة. الأكسجين هو عامل يؤثر على جودة المنتج واستقراره على مختلف المستويات.
لذلك ، فإن نزع الهواء هو خطوة عملية راسخة في الطعام & صناعة المشروبات والكيماويات والأدوية ومستحضرات التجميل. ولكن أيضا في المختبرات ، تتطلب العينات في كثير من الأحيان تفريغ الغازات قبل التحليل (على سبيل المثال ، قبل HPLC ، والمقايسات ، وقياسات الجسيمات ، وما إلى ذلك).
غالبا ما تجعل عمليات الخلط التي تستخدم على سبيل المثال خلاطات المكره ذات الشفرة عالية القص أو المكره الدوارة التفريغ اللاحق للمنتج ضروريا ، نظرا لأن تقنيات الخلط هذه عادة ما تدخل كميات كبيرة من الغازات في المنتج. عادة ما يكون لشوائب الغاز والهواء هذه آثار سلبية على المنتج ، لأنها يمكن أن تجعل الدهون والزيوت فاسدة ، وتدهور المنتجات عن طريق الأكسدة ، وتغير اللون والتغيرات غير المرغوب فيها في الرائحة والطعم. نظرا لأن المنتجات التي يتم تفريغها أكثر استقرارا كيميائيا ولها عمر افتراضي أطول ، فإن إزالة الغاز هي خطوة معالجة أساسية تتطلب تقنية موثوقة.
 

التفريغ بالموجات فوق الصوتية: تتم إزالة فقاعات الغاز المحاصرة من الزيت باستخدام الموجات فوق الصوتية UP400St

إزالة الغاز بالموجات فوق الصوتية وإزالة التهوية

يعد إزالة الغاز وإزالة الهواء بالموجات فوق الصوتية بديلا قويا للغاية لطرق التفريغ التقليدية للسوائل التي تشمل الغليان أو تقليل الضغط على الفراغ أو التباثر بالغازات الخاملة. غالبا ما تأتي طرق التفريغ التقليدية هذه مع عيوب مثل التدهور الحراري (بسبب التسخين) ، والمعالجة المستهلكة للوقت والطاقة و / أو إزالة الغاز غير الكافية. يعتمد التفريغ بالموجات فوق الصوتية على مبدأ عمل التجويف الصوتي. عندما تقترن الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة بسائل ، يتم ضغط السائل وتوسيعها خلال دورات الضغط العالي والضغط المنخفض ، على التوالي. خلال دورات الضغط المنخفض ، يتم إنشاء فقاعات فراغ دقيقة (ما يسمى فقاعات التجويف) ، والتي تنمو على مدى عدة دورات ضغط. خلال دورات نمو الفقاعة هذه ، تدخل الغازات الذائبة في السائل إلى فقاعة الفراغ ، بحيث تتحول فقاعة الفراغ إلى فقاعات غاز متنامية. علاوة على ذلك ، تسبب الاضطرابات الدقيقة والنفاثات السائلة هياجا شديدا ونقل الكتلة. هذه الظروف المتولدة بالموجات فوق الصوتية تسبب اندماج فقاعة الغاز ، وهو توحيد فقاعات الغاز الصغيرة الذائبة إلى فقاعات الغاز الأكبر ، والتي ترتفع بسرعة إلى سطح السائل ، حيث تترك السائل.
تقتصر التغيرات في درجات الحرارة الناتجة عن الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية والتجويف على المساحات المحلية الصغيرة جدا ويمكن إهمال ارتفاع درجة الحرارة في الحجم الكلي لأنه لا يتداخل مع جودة المنتج.
 

انخفاض الأكسجين المذاب مع مرور الوقت للتردد فوق الصوتي من 24 كيلو هرتز باستخدام صوتنيكاتور UP400ST في سعات 100 ٪ ، 80 ٪ ، 60 ٪ ، 40 ٪ و 20 ٪.
دراسة: ©روجنيرود وآخرون ، 2020.

 
اعتمادا على الحجم واللزوجة وشوائب الغاز للسائل أو الملاط ، يمكن تشغيل إزالة التهوية بالموجات فوق الصوتية كعملية دفعة أو مضمنة. يصدر مسبار الموجات فوق الصوتية عالي الطاقة تجويفا صوتيا في السائل ، بحيث يتم تفريغ السائل بكفاءة.
يمكن أيضا تنفيذ إزالة الغاز بالموجات فوق الصوتية لتحسين أنظمة التفريغ الموجودة بالفعل مثل التسخين أو الفراغ أو التناثر.
يستخدم التفريغ وإزالة الرغوة بالموجات فوق الصوتية على نطاق صناعي لإزالة الغازات الذائبة من الماء والزيوت والأطعمة والمشروبات والمحاليل الكيميائية والسوائل الهيدروليكية والمبردات وسوائل الحفر والنفط الخام والمستحلبات والدهانات والأحبار والمواد اللاصقة والورنيش والطلاء والإيبوكسي والشامبو والمنظفات والعديد من المنتجات الأخرى.
 

التفريغ بالموجات فوق الصوتية باستخدام إعداد خلية التدفق. كانت هذه التجربة عبارة عن نموذج أولي لحلقة مائية صغيرة الحجم بحجم 0.8 جالون ، وتدفق غاز خامل يبلغ 0.2 قدم مكعب / دقيقة ، وشدة 275 واط / سم 2. هذا يدل على انخفاض في وقت إزالة الأكسجين بنحو 70 ٪.
الدراسة والصورة: روبيو وآخرون 2016

التفريغ بالموجات فوق الصوتية في إعداد مضمن باستخدام الموجات فوق الصوتية UIP1000hdT مع خلية التدفق.

تعزيز بالموجات فوق الصوتية Sparging

يعد تناثر السوائل بالغاز الخامل (المعروف أيضا باسم تطهير الغاز الخامل) علاجا شائعا لإزالة الغازات غير المرغوب فيها مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من السائل. بالنسبة للتطبيقات المتناثرة ، يشيع استخدام النيتروجين والأرجون والهيليوم والغازات الخاملة الأخرى. يمكن أن يؤدي فقاعات محلول يحتوي على غاز عالي النقاء (خامل عادة) إلى سحب غازات مذابة غير مرغوب فيها وعادة ما تكون تفاعلية مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. تعتمد عملية التفرقة على النقل الجماعي وهي في حد ذاتها إجراء بطيء للغاية. أطلب تكثيف التنقيب بالغازات الخاملة ، وغالبا ما يتم تحريك محلول الغاز السائل بقوة وفقاعات لفترة طويلة. Ultrasonication هي تقنية تكثيف degasification ، مما يحسن نقل الكتلة وبالتالي التباين بشكل كبير. عندما تقترن الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة بالسوائل أو الملاط ، يتم إنشاء فقاعات التجويف. تعمل فقاعات التجويف هذه على تفتيت فقاعات غاز التطهير الأكبر إلى فقاعات صغيرة وتفريق الفقاعات بشكل موحد ، مما يؤدي إلى تأثيرات تفريغ أسرع وأنظف. التحريض الشديد والاضطرابات الناتجة عن الموجات فوق الصوتية يعزز نقل كتلة الغاز السائل وبالتالي الإزالة السريعة للغازات غير المرغوب فيها.
من أجل تسريع وجعل إجراء sparging أكثر كفاءة ، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتحسين أداء نقل الكتلة بين الغاز والسائل. تشمل التأثيرات الميكانيكية. تشمل التأثيرات الصوتية الناتجة عن التجويف الصوتي فروق الضغط ودرجة الحرارة المحلية والاضطرابات الدقيقة والإثارة. تعمل هذه القوى على تحسين أداء التفريغ من خلال المساهمة في زيادة نقل الكتلة المنتشرة بسبب تفكك الفقاعات والتشتت والزيادة اللاحقة في المساحة البينية ، مما يؤدي في النهاية إلى إزالة سريعة للغازات المحبوسة من السائل.
لتحقيق تأثيرات الغازات المرغوبة ، يلزم الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة. عندما يتم تجنيب سائل بغاز خامل في تدفق ثنائي الطور ، يكون الانتشار المصحح مطلوبا لزيادة معدل نقل الكتلة وإزالة الغازات الذائبة. قد يكون تطبيق الانتشار المصحح أمرا صعبا لأن فقاعات الغاز المحبوسة والمذابة تميل إلى تجنب دخول مجال التجويف بالموجات فوق الصوتية بكثافة أقل. ومع ذلك ، عند شدة مرتفعة (أعلى من 300 واط / سم² عند حوالي 20 كيلو هرتز) لم تعد فقاعات الغاز تتجنب منطقة التجويف ويتم تفكيكها بواسطة قوى ميكانيكية. (راجع جاغاناثان وآخرون 2011)

أنظمة التفريغ بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة

Hielscher Ultrasonics هي شركة تصنيع الخبرات طويلة الأجل لمعدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تستخدم في جميع أنحاء العالم في المختبرات والإنتاج الصناعي. يعد إزالة الغازات من السوائل والملاط تطبيقا متطلبا يتطلب مجسات فوق صوتية عالية الطاقة يمكنها إقران السعات المحددة بالسوائل لإزالة فقاعة الغاز المحبوسة والجيوب الهوائية. تم تصميم جميع أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher وتصنيعها ليتم تشغيلها لمدة 24/7 تحت حمولة كاملة. تتوفر المعالجات بالموجات فوق الصوتية من الموجات فوق الصوتية المختبرية المدمجة 50 واط إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية المضمنة القوية 16,000 واط. مجموعة واسعة من قرون الداعم ، sonotrodes وخلايا التدفق تسمح للإعداد الفردي لنظام التفريغ بالموجات فوق الصوتية في المراسلات مع السائل واللزوجة وشوائب الغاز.
من أجل نزع الهواء وإطلاق الغازات من المعادن السائلة ، يلزم ضبط السعة وصيانتها بدقة. Hielscher Ultrasonics بتصنيع مجسات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي يتم تحديدها للسعات ودرجات الحرارة الأمثل عملية للغاية. إذا كان تطبيق التفريغ الخاص بك يتطلب مواصفات غير عادية ، تتوفر sonotrodes بالموجات فوق الصوتية المخصصة. متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.

دفعة ومضمنة

يمكن استخدام مجسات الموجات فوق الصوتية Hielscher لإزالة الغازات من أجل إزالة الغازات ونزع الغازات المضمنة على دفعات ومستمرة. اعتمادا على الحجم واللزوجة والغازات المحبوسة ، سوف نوصيك بأنسب إعداد للغازات بالموجات فوق الصوتية.

مجسات بالموجات فوق الصوتية لتفريغ أي حجم

تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics مجموعة كاملة من المعالجات بالموجات فوق الصوتية من الموجات فوق الصوتية مختبر المدمجة على مقاعد البدلاء وأنظمة تجريبية إلى معالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية بالكامل مع القدرة على معالجة حمولات الشاحنات في الساعة. تتيح لنا مجموعة المنتجات الكاملة أن نقدم لك أنسب معدات التفريغ بالموجات فوق الصوتية لسوائلك وقدرة العملية وأهداف الإنتاج.

سعات يمكن التحكم فيها بدقة للحصول على أفضل النتائج

جميع أنظمة التفريغ بالموجات فوق الصوتية Hielscher يمكن التحكم فيها بدقة وبالتالي خيول عمل موثوقة. السعة هي واحدة من معلمات العملية الحاسمة التي تؤثر على كفاءة وفعالية إزالة الغاز المستحثة بالموجات فوق الصوتية. جميع Hielscher الفوق صوتيات’ تسمح المعالجات بالإعداد الدقيق للسعة. Sonotrodes وأبواق التعزيز هي الملحقات التي تسمح لتعديل السعة في نطاق أوسع. يمكن لمعالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية من Hielscher تقديم سعات عالية جدا وتقديم كثافة الموجات فوق الصوتية المطلوبة للتطبيقات الصعبة. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7.
تمنحك إعدادات السعة الدقيقة والمراقبة الدائمة لمعلمات العملية بالموجات فوق الصوتية عبر البرامج الذكية إمكانية ضبط معلمات العملية بالموجات فوق الصوتية من أجل إزالة الغاز بالموجات فوق الصوتية الأكثر فعالية. صوتنة مثالية لإزالة الغاز بكفاءة عالية!
متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة. هذا يجعل معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher أداة عمل موثوقة تلبي متطلبات عملية نزع الهواء الخاصة بك.

أعلى جودة – صمم وصنع في ألمانيا

كشركة عائلية وتديرها عائلة ، تعطي Hielscher الأولوية لأعلى معايير الجودة لمعالجاتها بالموجات فوق الصوتية. تم تصميم جميع الموجات فوق الصوتية وتصنيعها واختبارها بدقة في مقرنا الرئيسي في Teltow بالقرب من برلين ، ألمانيا. متانة وموثوقية معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher جعلها حصان العمل في الإنتاج الخاص بك. عملية 24/7 تحت الحمل الكامل وفي البيئات الصعبة هي سمة طبيعية لمزيلات Hielscher عالية الأداء.