Ultraschall spart Energie und Kosten
Die Umstellung von konventionellen Homogenisatoren, hydrodynamischen Mischern und Rührwerksmühlen auf Ultraschall-Kavitationsverfahren führt zu Kosteneinsparungen und macht die Verarbeitung umweltfreundlicher.
Aufgrund des jüngsten und anhaltenden Anstiegs der Energiepreise wirkt sich der Energieverbrauch direkt und in erheblichem Maße auf die Verarbeitungskosten von Materialien aus, wie z. B. Tinten, Beschichtungen und Biodiesel.
Hielscher-Ultraschallgeräte verbrauchen weniger Energie als herkömmliche mechanische Systeme und erzielen bessere Verarbeitungsergebnisse. Der Wechsel von Rotor-Stator-Mischern und Hochdruckhomogenisatoren zu Ultraschall spart daher erheblich Strom. Dies kann sich im Laufe der Jahre in erheblichen Kosteneinsparungen niederschlagen.
Reibungswärme ist ungenutzte Energie
Bei konventionellen Systemen geht Energie durch Reibungswärme verloren. Hochdruckpumpen für Hochdruckhomogenisatoren sowie Scherblattmischer und Rührwerkskugelmühlen erzeugen bei der Verarbeitung starke Turbulenzen in der Flüssigkeit. Diese Turbulenzen verursachen Reibung zwischen den Flüssigkeitspartikeln und zwischen der Flüssigkeit und den rührenden Teilen der Anlage. Durch die Reibung wird die zugeführte Energie in Reibungswärme umgewandelt. Dieser Teil der zugeführten Energie geht verloren, da er keine Dispergier-, Homogenisier- oder Mahlwirkung erzeugt.
Ähnlich wie bei dem Vergleich zwischen einer herkömmlichen Glühbirne und einer Leuchtstoffröhre wandelt die herkömmliche Glühbirne einen Großteil der Energie in Wärme um. Daher benötigt sie mehr Energie, um das gleiche Maß an Licht zu liefern.
Bei herkömmlichen Mischsystemen wird durch die Reibungserwärmung zusätzliche Energie für die Kühlung der Flüssigkeit während der Verarbeitung benötigt.
Hielscher-Ultraschallgeräte haben einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom in Kavitation in der Flüssigkeit.
in der Flüssigkeit. Der Gesamtenergiewirkungsgrad der industriellen Ultraschallgeräte liegt bei ca. 80-90% vom Netzstecker in die Flüssigkeit
(Klicken Sie auf das Bild oben, um das Diagramm der Energieeffizienz zu vergrößern!)
Noch wichtiger ist, dass die Kavitationskräfte die Partikel stark belasten. Deshalb ist in der Regel weniger Energie erforderlich, um eine gute Dispersion, Emulsion oder eine geringere Partikelgröße zu erreichen. Die Hielscher-Ultraschalltechnik erzeugt zwar Reibungswärme, allerdings in einem viel geringeren Verhältnis als beim herkömmlichen mechanischen Mischen. Dieses geringere Verhältnis führt zu zusätzlichen Effizienzen, da weniger Energie benötigt wird, um das gleiche Maß an Dispergierung oder Homogenisierung zu erreichen, was wiederum den Energiebedarf für die Kühlung der verarbeiteten Flüssigkeit verringert.
Beispiel: Biodiesel-Verarbeitung
Insbesondere bei der Verarbeitung alternativer und nachhaltiger Kraftstoffe wie Biodiesel sind der Energieverbrauch und die Energieeinsparung von großer Bedeutung. Der Strom, der für die Herstellung des „grüne“ Kraftstoffs wirkt sich direkt auf die Gesamtenergie und die CO2 Gleichgewicht.
Das Schaubild auf der rechten Seite (Klicken Sie hier für eine vergrößerte Ansicht) zeigt einen Vergleich zwischen Ultraschallkavitation, High-Shear-Mixing und hydrodynamischer Kavitation. Die Verwendung von Hielscher-Ultraschallgeräten für die Verarbeitung von Biodiesel benötigt ca. 1,4kWh/m³. Um ein ähnliches Ergebnis mit hydrodynamischer Magnetimpuls-Kavitation zu erzielen, sind ca. 32.0kWh/m³. Das High-Shear-Mischen erfordert ca. 4,4kWh/m³. Das bedeutet, dass die hydrodynamische Impulskavitation ca. 23-mal mehr Energie und das Hochschermischen ca. 3-mal mehr Energie als Hielscher-Ultraschallgeräte benötigt, um den gleichen Durchsatz zu erzielen.
Dies führt zu erheblich höheren jährlichen Stromkosten. Dies ist ein wichtiger Betriebskostenfaktor, der bei der Investition in eine Aufbereitungstechnologie berücksichtigt werden muss.
Lesen Sie mehr über die Energieeinsparungen bei der Biodieselverarbeitung mit Ultraschall!
Veränderung leicht gemacht
Hielscher-Ultraschallgeräte lassen sich auch im kleinen Maßstab leicht auf ihre Prozesseffizienz testen. Typischerweise werden die UIP1000hd (1kW) wird für die Prozessentwicklung für Durchflussmengen von 0,5 l bis 1000 l pro Stunde verwendet. In diesem Maßstab kann die Verarbeitungseffizienz durch Variation von Amplitude, Druck und Durchflussmenge optimiert werden. Als Ergebnis erhalten Sie den spezifischen Energiebedarf für Ihren Prozess. Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglichen eine lineare Skalierung, so dass der spezifische Energiebedarf in jedem Maßstab konstant bleibt. Damit kennen Sie die für eine beliebige Prozessleistung benötigte Geräteleistung sowie den jährlichen Stromverbrauch.