Ultrasəsdən istifadə etməklə mayelərdən havanın yüksək səmərəliliklə kənarlaşdırılması

Qazsızlaşdırma və ya qazların xaric edilməsi çox vaxt son dərəcə çox vaxt tələb edən proses mərhələsi olsa da, ultrasəslə emal qaz qabarcıqlarının birləşməsini və yuxarı qalxmasını əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər. Ultrasəslə qazların xaric edilməsi həm partiyalı, həm də axın xəttində işləyən qurğularda tətbiq oluna bilər. Qazların kənarlaşdırılmasının səmərəliliyini və sürətini artırmaq üçün bu üsul inert qazların qabarcıqlar şəklində verilməsi, pərli qazsızlaşdırıcılar, qızdırma və ya vakuum kimi ənənəvi qazsızlaşdırma üsulları ilə də birləşdirilə bilər.

Mayelərdən qazların kənarlaşdırılması

Deaerasiya, qazsızlaşdırma və qazların xaric edilməsi terminləri mayedən sərbəst və həll olmuş qazların, xüsusilə oksigen və ya CO2 kimi reaktiv qazların kənarlaşdırılmasını ifadə edir. Oksigenin aradan qaldırılması son məhsulda zərərli dəyişikliklərin qarşısını almaq və sonrakı emal mərhələlərini yaxşılaşdırmaq üçün vacibdir. Qazsızlaşdırma bir çox tətbiq sahəsi və sənaye üçün zəruri emal mərhələsidir. Sənaye istehsalında qazsızlaşdırma məhsulun sabitliyini, keyfiyyətini və məhsul standartlarının davamlı olaraq təmin edilməsini təmin edən geniş yayılmış proses mərhələsidir. Oksigen məhsulun keyfiyyətinə və sabitliyinə müxtəlif səviyyələrdə təsir edən amildir.
Buna görə də deaerasiya qida və içki, kimya, əczaçılıq və kosmetika sənayesində qəbul olunmuş proses mərhələsidir. Laboratoriyalarda da nümunələr çox vaxt analizdən əvvəl qazsızlaşdırılmalıdır (məsələn, HPLC, analitik sınaqlar, hissəcik ölçmələri və s. aparılmadan əvvəl).
Məsələn, yüksək kəsmə təsirli qanadlı və ya fırlanan pərli qarışdırıcılardan istifadə olunan qarışdırma prosesləri çox vaxt məhsulun sonradan qazsızlaşdırılmasını zəruri edir, çünki bu qarışdırma üsulları adətən məhsula böyük miqdarda qaz daxil edir. Belə qaz və hava daxilolmaları adətən məhsula mənfi təsir göstərir, çünki onlar piylərin və yağların acılaşmasına, oksidləşmə, rəng dəyişikliyi, qoxu və dadda arzuolunmaz dəyişikliklər nəticəsində məhsulların korlanmasına səbəb ola bilər.  Qazsızlaşdırılmış məhsullar kimyəvi baxımdan daha sabit olduğuna və daha uzun saxlanma müddətinə malik olduğuna görə qazsızlaşdırma etibarlı üsul tələb edən mühüm emal mərhələsidir.
 

Ultrasəslə qazsızlaşdırma: yağda tutulmuş qaz qabarcıqları UP400St ultrasəs cihazından istifadə etməklə xaric edilir

Ultrasəslə qazsızlaşdırma və havanın kənarlaşdırılması

Ultrasəslə qazsızlaşdırma və havanın kənarlaşdırılması mayelərin qaynadılması, təzyiqin vakuum səviyyəsinə endirilməsi və ya inert qazların qabarcıqlar şəklində verilməsi kimi ənənəvi qazsızlaşdırma üsullarına olduqca təsirli alternativdir. Bu ənənəvi qazsızlaşdırma üsulları çox vaxt termiki parçalanma (qızdırma nəticəsində), vaxt və enerji tələb edən emal və/və ya qazların kifayət qədər kənarlaşdırılmaması kimi çatışmazlıqlarla müşayiət olunur. Ultrasəslə qazsızlaşdırma akustik kavitasiyanın iş prinsipinə əsaslanır. Yüksək güclü ultrasəs dalğaları mayeyə ötürüldükdə maye müvafiq olaraq yüksək təzyiq dövrlərində sıxılır, aşağı təzyiq dövrlərində isə genişlənir. Aşağı təzyiq dövrlərində çox kiçik vakuum qabarcıqları (kavitasiya qabarcıqları adlandırılan qabarcıqlar) yaranır və bir neçə təzyiq dövrü ərzində böyüyür. Qabarcıqların böyüdüyü bu dövrlər ərzində mayedə həll olmuş qazlar vakuum qabarcığına daxil olur və beləliklə vakuum qabarcığı böyüyən qaz qabarcıqlarına çevrilir. Bundan əlavə, mikroturbulentlik və maye şırnaqları intensiv qarışmaya və kütlə ötürülməsinə səbəb olur. Ultrasəslə yaradılan bu şərait qaz qabarcıqlarının koalessensiyasına, yəni kiçik həll olmuş qaz qabarcıqlarının daha böyük qaz qabarcıqlarına birləşməsinə səbəb olur. Bu qabarcıqlar sürətlə mayenin səthinə qalxır və orada mayedən çıxır.
Ultrasəs titrəyişləri və kavitasiya nəticəsində yaranan temperatur dəyişiklikləri çox kiçik lokal sahələrlə məhdudlaşır və ümumi həcmdə temperatur artımı məhsulun keyfiyyətinə təsir etmədiyindən nəzərə alınmaya bilər.
 

UP400ST ultrasəs cihazından istifadə etməklə 24 kHz ultrasəs tezliyində və 100 %, 80 %, 60 %, 40% və 20 % amplitudalarda həll olmuş oksigenin zamanla azalması.
Tədqiqat: ©Rognerud et al., 2020.

 
Mayenin və ya suspenziyanın həcmindən, özlülüyündən və tərkibindəki qaz daxilolmalarından asılı olaraq ultrasəslə havanın kənarlaşdırılması partiyalı proses və ya axın xəttində proses kimi aparıla bilər. Yüksək güclü ultrasəs zondu mayeyə akustik kavitasiya yayır və nəticədə maye səmərəli şəkildə qazsızlaşdırılır.
Ultrasəslə qazsızlaşdırma qızdırma, vakuum və ya qazların qabarcıqlar şəklində verilməsi kimi artıq mövcud olan qazsızlaşdırma sistemlərini təkmilləşdirmək üçün də tətbiq oluna bilər.
Ultrasəslə qazsızlaşdırma və köpüksüzləşdirmə sənaye miqyasında sudan, yağlardan, qida məhsullarından və içkilərdən, kimyəvi məhlullardan, hidravlik mayelərdən, soyuducu mayelərdən, qazma mayelərindən, xam neftdən, emulsiyalardan, boyalardan, mürəkkəblərdən, yapışdırıcılardan, laklardan, örtüklərdən, epoksi materiallardan, şampunlardan, yuyucu vasitələrdən və bir çox digər məhsuldan həll olmuş qazları kənarlaşdırmaq üçün istifadə olunur.
 

Axın hüceyrəli qurğudan istifadə etməklə ultrasəslə qazsızlaşdırma. Bu təcrübədə həcmi 0,8 qallon olan, inert qaz axınının sərfi 0,2 sfcm/min və intensivliyi 275 W/cm2 təşkil edən kiçikmiqyaslı prototip su dövrəsindən istifadə edilmişdir. Bu, oksigenin kənarlaşdırılması müddətinin təxminən 70% azaldığını göstərir.
Tədqiqat və şəkil: Rubio et al. 2016

Axın xəttində ultrasəslə qazsızlaşdırma üçün istifadə olunan ultrasəs cihazı UIP1000hdT və axın hüceyrəsi.

Ultrasəslə gücləndirilmiş qaz qabarcıqları ilə üfürmə

Mayelərin inert qaz qabarcıqları ilə üfürülməsi (inert qazla təmizləmə kimi də tanınır) oksigen və karbon dioksid kimi arzuolunmaz qazların mayedən kənarlaşdırılması üçün geniş yayılmış emal üsuludur. Qaz qabarcıqları ilə üfürmə tətbiqlərində adətən azot, arqon, helium və digər inert qazlardan istifadə olunur. Məhlula yüksək təmizlikli (adətən inert) qazın qabarcıqlar şəklində verilməsi oksigen və karbon dioksid kimi arzuolunmaz, adətən reaktiv həll olmuş qazları xaric edə bilər. Qaz qabarcıqları ilə üfürmə prosesi kütlə ötürülməsinə əsaslanır və özü kifayət qədər yavaş prosedurdur. İnert qazlarla üfürməni gücləndirmək üçün maye–qaz məhlulu çox vaxt intensiv şəkildə qarışdırılır və uzun müddət ərzində ona qaz qabarcıqları verilir. Ultrasəslə emal qazsızlaşdırmanı gücləndirən üsuldur və kütlə ötürülməsini, bununla da qaz qabarcıqları ilə üfürməni əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Yüksək güclü ultrasəs dalğaları mayelərə və ya suspenziyalara ötürüldükdə kavitasiya qabarcıqları yaranır. Bu kavitasiya qabarcıqları daha böyük təmizləyici qaz qabarcıqlarını kiçik qabarcıqlara parçalayır və qabarcıqları bərabər paylayır; nəticədə qazsızlaşdırma daha sürətli və daha təmiz nəticə verir. Ultrasəslə emalın yaratdığı intensiv qarışma və turbulentlik qaz–maye arasında kütlə ötürülməsini və bununla da arzuolunmaz qazların sürətlə kənarlaşdırılmasını təşviq edir.
Qaz qabarcıqları ilə üfürmə prosedurunu sürətləndirmək və daha səmərəli etmək üçün qaz və maye arasındakı kütlə ötürülməsinin effektivliyini sonomexaniki yolla yaxşılaşdırmaq məqsədilə yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəsdən istifadə olunur. Akustik kavitasiyanın yaratdığı sonomexaniki təsirlərə lokal təzyiq və temperatur fərqləri, mikroturbulentlik və qarışma daxildir. Bu qüvvələr qabarcıqların parçalanması, dispersiyası və bunun ardınca fazalararası səth sahəsinin artması nəticəsində diffuzion kütlə ötürülməsinin artmasına töhfə verərək qazsızlaşdırmanın effektivliyini yaxşılaşdırır. Bu isə nəticədə mayedə tutulmuş qazların sürətlə kənarlaşdırılmasına gətirib çıxarır.
Qazların xaric edilməsində arzu olunan nəticələri əldə etmək üçün yüksək güclü ultrasəslə emal tələb olunur. İkifazalı axında mayeyə inert qaz qabarcıqları verildikdə həll olmuş qazların kütlə ötürülməsini və kənarlaşdırılma sürətini artırmaq üçün istiqamətlənmiş diffuziyanın baş verməsi arzu olunur. İstiqamətlənmiş diffuziyanı tətbiq etmək çətin ola bilər, çünki tutulmuş və həll olmuş qaz qabarcıqları aşağı intensivliklərdə ultrasəs kavitasiya sahəsinə daxil olmaqdan yayınmağa meyillidir. Lakin yüksəldilmiş intensivliklərdə (300 W/cm² səviyyəsindən yüksək intensivlikdə, təxminən 20 kHz tezlikdə) qaz qabarcıqları artıq kavitasiya zonasından yayınmır və sonomexaniki qüvvələr tərəfindən parçalanır. (bax: Jagannathan et al. 2011)

Yüksək güclü ultrasəslə qazsızlaşdırma sistemləri

Hielscher Ultrasonics bütün dünyada laboratoriyalarda və sənaye istehsalında istifadə olunan yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs avadanlıqlarının istehsalında uzunmüddətli təcrübəyə malik istehsalçıdır. Mayelərin və suspenziyaların qazsızlaşdırılması mürəkkəb tətbiqdir və tutulmuş qaz qabarcıqlarını və hava boşluqlarını kənarlaşdırmaq üçün təyin edilmiş amplitudalarda titrəyişləri mayelərə ötürə bilən yüksək güclü ultrasəs zondları tələb edir. Bütün Hielscher ultrasəs cihazları tam yük altında 24/7 işləmək üçün layihələndirilir və istehsal olunur. Ultrasəs prosessorları kompakt 50 vattlıq laboratoriya ultrasəs cihazlarından güclü 16,000vattlıq axın xəttində işləyən ultrasəs sistemlərinə qədər mövcuddur. Amplituda gücləndirici buynuzların, sonotrodların və axın hüceyrələrinin geniş çeşidi ultrasəslə qazsızlaşdırma sistemini mayeyə, özlülüyə və qaz daxilolmalarına uyğun fərdi şəkildə qurmağa imkan verir.
Maye metallardan havanın və qazların xaric edilməsi üçün dəqiq təyin edilən və saxlanılan amplitudalar tələb olunur. Hielscher Ultrasonics proses üçün yüksək dərəcədə optimallaşdırılmış amplituda və temperaturlara uyğun müəyyən edilmiş texniki göstəriciləri olan yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs zondları istehsal edir. Qazsızlaşdırma tətbiqiniz qeyri-adi texniki göstəricilər tələb edirsə, xüsusi hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher ultrasəs avadanlıqlarının möhkəmliyi ağır iş rejimində və çətin mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.

Partiyalı və axın xəttində emal

Hielscher qazsızlaşdırma üçün ultrasəs zondları partiyalı və axın xəttində fasiləsiz qazsızlaşdırma və havanın kənarlaşdırılması üçün istifadə oluna bilər. Həcmdən, özlülükdən və tutulmuş qazlardan asılı olaraq sizə ultrasəslə qazların xaric edilməsi üçün ən uyğun qurğunu tövsiyə edəcəyik.

İstənilən həcmin qazsızlaşdırılması üçün ultrasəs zondları

Hielscher Ultrasonics məhsul çeşidi kompakt laboratoriya ultrasəs cihazlarından masaüstü və pilot sistemlərə, saatda yük maşını dolusu materialı emal etmək gücünə malik tam sənaye ultrasəs prosessorlarına qədər ultrasəs prosessorlarının bütün spektrini əhatə edir. Tam məhsul çeşidi mayenizə, prosesin emal gücünə və istehsal hədəflərinizə ən uyğun ultrasəslə qazsızlaşdırma avadanlığını sizə təklif etməyə imkan verir.

Optimal nəticələr üçün dəqiq idarə oluna bilən amplitudalar

Bütün Hielscher ultrasəslə qazsızlaşdırma sistemləri dəqiq idarə oluna bilir və buna görə etibarlı iş avadanlıqlarıdır. Amplituda sonomexaniki yolla yaradılan qazsızlaşdırmanın səmərəliliyinə və effektivliyinə təsir edən əsas proses parametrlərindən biridir. Bütün Hielscher Ultrasonics prosessorları amplitudanın dəqiq təyin edilməsinə imkan verir. Sonotrodlar və amplituda gücləndirici buynuzlar amplitudanı daha geniş diapazonda dəyişməyə imkan verən aksesuarlardır. Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar yarada və mürəkkəb tətbiqlər üçün tələb olunan ultrasəs intensivliyini təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7 iş rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür.
Amplitudanın dəqiq təyin edilməsi və ultrasəs proses parametrlərinin ağıllı proqram təminatı vasitəsilə daimi monitorinqi ultrasəslə ən effektiv qazsızlaşdırma üçün ultrasəs proses parametrlərini tənzimləmək imkanı verir. Qazların yüksək səmərəliliklə kənarlaşdırılması üçün optimal ultrasəslə emal!
Hielscher ultrasəs avadanlıqlarının möhkəmliyi ağır iş rejimində və çətin mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir. Bu, Hielscher ultrasəs avadanlıqlarını havanın kənarlaşdırılması prosesinizin tələblərini yerinə yetirən etibarlı iş alətinə çevirir.

Ən yüksək keyfiyyət – Almaniyada layihələndirilir və istehsal olunur

Ailəyə məxsus və ailə tərəfindən idarə olunan müəssisə kimi Hielscher ultrasəs prosessorları üçün ən yüksək keyfiyyət standartlarına üstünlük verir. Bütün ultrasəs cihazları Almaniyada, Berlin yaxınlığındakı Teltow şəhərində yerləşən baş qərargahımızda layihələndirilir, istehsal olunur və hərtərəfli sınaqdan keçirilir. Hielscher ultrasəs avadanlıqlarının möhkəmliyi və etibarlılığı onları istehsalınızda etibarlı iş avadanlığına çevirir. Tam yük altında və çətin mühitlərdə 24/7 işləmə Hielscher yüksək məhsuldarlıqlı qazsızlaşdırıcılarının təbii xüsusiyyətidir.