Visoko efikasna de-aeracija tečnosti pomoću ultrazvuka

Dok je otplinjavanje ili otplinjavanje često izuzetno dugotrajan proces, ultrazvučna obrada može ubrzati spajanje mjehurića plina i njihovo značajno povećanje. Ultrazvučno otplinjavanje se može koristiti u serijskim i inline postavkama, a može se kombinirati i sa konvencionalnim tehnikama otplinjavanja kao što su prskanje inertnim plinovima, degazeri impelera, grijanje ili vakuum kako bi se poboljšala efikasnost i brzina uklanjanja plina.

Uklanjanje gasa iz tečnosti

Izrazi deaeracija, otplinjavanje i otplinjavanje odnose se na uklanjanje slobodnih i otopljenih gasova, posebno reaktivnih gasova kao što su kiseonik ili CO2, iz fluida. Eliminacija kiseonika je važna kako bi se spriječile štetne promjene krajnjeg proizvoda i poboljšala daljnja obrada. Otplinjavanje je neophodan korak obrade za mnoge primjene i industrije. U industrijskoj proizvodnji, otplinjavanje je uobičajeni procesni korak kako bi se osigurala stabilnost proizvoda, kvaliteta i kontinuirani standardi proizvoda. Kiseonik je faktor koji utiče na kvalitet i stabilnost proizvoda na različitim nivoima.
Stoga je odzračivanje ustaljeni procesni korak u hrani & industrija pića, hemijska, farmaceutska i kozmetička industrija. Ali takođe u laboratorijama, uzorci često zahtevaju degazaciju pre analize (npr. pre HPLC, testova, merenja čestica itd.).
Često procesi miješanja koji koriste npr. noževe sa visokim smicanjem ili mješalice s rotirajućim impelerom često čine naknadno otplinjavanje proizvoda neophodnim, budući da ove tehnike miješanja obično unose velike količine plinova u proizvod. Takve inkluzije plina i zraka obično imaju negativne efekte na proizvod, jer mogu užegliti masti i ulja, pokvariti proizvode oksidacijom, promjenom boje i neželjenim promjenama mirisa i okusa. Kako su degazirani proizvodi hemijski stabilniji i imaju duži rok trajanja, degazifikacija je bitan korak obrade koji zahtijeva pouzdanu tehniku.
 

Ultrazvučno otplinjavanje: Zarobljeni mjehurići plina se uklanjaju iz ulja pomoću ultrazvučnog aparata UP400St

Ultrazvučna degasifikacija i de-aeracija

Ultrazvučna degazifikacija i odzračivanje je vrlo moćna alternativa tradicionalnim metodama otplinjavanja tekućina koje uključuju ključanje, smanjenje pritiska na vakuum ili prskanje inertnim plinovima. Ove tradicionalne metode otplinjavanja često imaju nedostatke kao što su termička degradacija (zbog zagrijavanja), obrada koja zahtijeva vrijeme i energiju i/ili nedovoljno uklanjanje plina. Ultrazvučno otplinjavanje se zasniva na principu rada akustične kavitacije. Kada su ultrazvučni talasi velike snage spojeni u tečnost, tečnost se komprimira i širi tokom ciklusa visokog i niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska stvaraju se sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu u nekoliko ciklusa pritiska. Tokom tih ciklusa rasta mehurića, rastvoreni gasovi u tečnosti ulaze u vakuumski mehur, tako da se vakuumski mehur transformiše u rastuće mehuriće gasa. Nadalje, mikro-turbulencije i mlazovi tekućine uzrokuju intenzivnu agitaciju i prijenos mase. Ovi ultrazvučno generirani uvjeti uzrokuju koalescenciju plinskih mjehurića, što je ujedinjenje malih otopljenih mjehurića plina u veće mjehuriće plina, koji se brzo dižu na površinu tekućine, gdje napuštaju tekućinu.
Promjene temperature uzrokovane ultrazvučnim vibracijama i kavitacijom ograničene su na vrlo male lokalne prostore, a porast temperature u ukupnoj zapremini može se zanemariti jer ne utiče na kvalitetu proizvoda.
 

Smanjenje rastvorenog kiseonika sa vremenom za ultrazvučnu frekvenciju od 24 kHz korišćenjem sonikatora UP400ST pri amplitudama od 100 %, 80 %, 60 %, 40 % i 20 %.
Studija: ©Rognerud et al., 2020.

 
U zavisnosti od zapremine, viskoziteta i gasnih inkluzija tečnosti ili suspenzije, ultrazvučno odzračivanje se može izvoditi kao šaržni ili inline proces. Ultrazvučna sonda velike snage emituje akustičnu kavitaciju u tečnost, tako da se tečnost efikasno degazira.
Ultrazvučna degasifikacija se također može implementirati kako bi se poboljšali već postojeći sistemi za otplinjavanje kao što su grijanje, vakuum ili prskanje.
Ultrazvučno otplinjavanje i otpjenjenje se koristi u industrijskim razmjerima za uklanjanje otopljenih plinova iz vode, ulja, hrane i pića, hemijskih otopina, hidrauličnih tekućina, rashladnih tekućina, tekućina za bušenje, sirove nafte, emulzija, boja, mastila, ljepila, lakova, premaza, epoksida, šamponi, deterdženti i mnogi drugi proizvodi.
 

Ultrazvučno otplinjavanje pomoću podešavanja protočne ćelije. Ovaj eksperiment je bio prototip vodene petlje malog obima sa zapreminom od 0,8 galona, protokom inertnog gasa od 0,2 sfcm/min, i intenzitetom od 275 W/cm2. Ovo pokazuje smanjenje vremena uklanjanja kiseonika za oko 70%.
Studija i slika: Rubio et al. 2016

Ultrazvučno otplinjavanje u inline postavci pomoću ultrasonikatora UIP1000hdT sa protočnom ćelijom.

Ultrazvučno poboljšano prskanje

Prskanje tekućina inertnim plinom (također poznato kao pročišćavanje inertnim plinom) je uobičajen tretman za uklanjanje neželjenih plinova kao što su kisik i ugljični dioksid iz tekućine. Za primjene prskanja obično se koriste dušik, argon, helij i drugi inertni plinovi. Punjenje otopine s plinom visoke čistoće (obično inertnim) može izvući neželjene, tipično reaktivne otopljene plinove kao što su kisik i ugljični dioksid. Proces prskanja se oslanja na prijenos mase i sam je prilično spor postupak. Da bih intenzivirao prskanje inertnim gasovima, tečno-gasni rastvor se često snažno meša i dugo mehuriće. Ultrazvuk je tehnika koja pojačava degasizaciju, koja značajno poboljšava prijenos mase, a time i prskanje. Kada se ultrazvučni talasi velike snage spoje u tečnosti ili kašu, stvaraju se mjehurići kavitacije. Ovi kavitacijski mjehurići razbijaju veće mjehuriće plina za pročišćavanje u male mjehuriće i ravnomjerno ih raspršuju, što rezultira bržim i čistijim efektima otplinjavanja. Intenzivna agitacija i turbulencije stvorene ultrazvučnom obradom pospješuju prijenos mase plin-tečnost i time brzo uklanjanje neželjenih plinova.
Da bi se ubrzao i da bi postupak prskanja bio efikasniji, ultrazvuk visokih performansi se koristi za sonomehaničko poboljšanje performansi prijenosa mase između plina i tekućine. Sonomehanički efekti uzrokovani akustičnom kavitacijom uključuju lokalne razlike tlaka i temperature, mikroturbulencije i agitaciju. Ove sile poboljšavaju performanse otplinjavanja doprinoseći povećanju difuznog prijenosa mase zbog lomljenja mjehurića, disperzije i naknadnog povećanja površine površine, što konačno rezultira brzim uklanjanjem zarobljenih plinova iz tekućine.
Da bi se postigli željeni efekti ispuštanja plinova, potrebna je ultrazvučna obrada velike snage. Kada se tekućina poštedi inertnog plina u dvofaznom toku, poželjna je rektificirana difuzija kako bi se povećao prijenos mase i brzina uklanjanja otopljenih plinova. Primjena ispravljene difuzije može biti teška jer zarobljeni i otopljeni mjehurići plina imaju tendenciju da izbjegnu ulazak u ultrazvučno kavitacijsko polje pri nižim intenzitetima. Međutim, pri povišenim intenzitetima (većim od 300 W/cm² na cca. 20 kHz) mjehurići plina više ne izbjegavaju zonu kavitacije i razbijaju se sonomehaničkim silama. (usp. Jagannathan et al. 2011)

Ultrazvučni sistemi za degazaciju velike snage

Hielscher Ultrasonics je proizvođač ultrazvučne opreme visokih performansi sa dugogodišnjim iskustvom koja se koristi širom svijeta u laboratorijama i industrijskoj proizvodnji. Degazifikacija tekućina i muljnih tvari je zahtjevna primjena koja zahtijeva ultrazvučne sonde velike snage koje mogu spojiti utvrđene amplitude u tekućine kako bi uklonile zarobljene mjehuriće plina i zračne džepove. Svi Hielscher ultrazvučni uređaji su dizajnirani i proizvedeni da rade 24/7 pod punim opterećenjem. Ultrazvučni procesori su dostupni od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja od 50 vati do moćnih inline ultrazvučnih sistema od 16.000 vati. Širok izbor pojačavača, sonotroda i protočnih ćelija omogućavaju individualno podešavanje ultrazvučnog sistema za otplinjavanje u skladu sa tečnim, viskoznim i gasnim inkluzijama.
Za odzračivanje i ispuštanje tečnih metala potrebne su precizno podešene i održavane amplitude. Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne sonde visokih performansi koje su specificirane za vrlo optimizirane amplitude i temperature. Ako vaša aplikacija za otplinjavanje zahtijeva neobične specifikacije, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.

batch i inline

Hielscher ultrazvučne sonde za degazifikaciju mogu se koristiti za šaržnu i kontinuiranu inline degasifikaciju i odzračivanje. U zavisnosti od zapremine, viskoziteta i zarobljenih gasova, mi ćemo vam preporučiti najprikladniju postavku za ultrazvučno ispuštanje gasa.

Ultrazvučne sonde za otplinjavanje bilo koje zapremine

Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrasonikatora preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda nam omogućava da vam ponudimo najprikladniju opremu za ultrazvučno otplinjavanje za vašu tekućinu, kapacitet procesa i proizvodne ciljeve.

Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrazvučni sistemi za otplinjavanje su precizno kontrolirani i time pouzdani radni konji. Amplituda je jedan od ključnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i efektivnost sonomehanički izazvane degasifikacije. Svi Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i buster rogovi su dodaci koji omogućavaju modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost podešavanja ultrazvučnih parametara procesa za najefikasniju ultrazvučnu degazifikaciju. Optimalna sonikacija za visoko efikasno uklanjanje gasa!
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima. Ovo čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve procesa odzračivanja.

Najviša kvaliteta – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodično preduzeće koje je u porodičnom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrasonikatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 rad pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih degasera visokih performansi.