Υπερήχων απαέρωση και αποαφρισμός υγρών
Η απαέρωση και η αποδυνάμωση υγρών χρησιμοποιώντας υπερήχους είναι μια πολύ αποτελεσματική διαδικασία. Υπερήχους αφαιρεί μικρές αιωρούμενες φυσαλίδες αερίου από το υγρό και μειώνει το επίπεδο του διαλυμένου αερίου κάτω από το φυσικό επίπεδο ισορροπίας.
Η απαέρωση και η αποαφριστική αφαίρεση υγρών απαιτείται για πολλούς σκοπούς, όπως οι ακόλουθες διαδικασίες:
- Προετοιμασία δείγματος πριν από τη μέτρηση μεγέθους σωματιδίων για την αποφυγή σφαλμάτων μέτρησης
- απαέρωση λαδιού και λιπαντικού πριν από την άντληση για μείωση της φθοράς της αντλίας λόγω σπηλαίωσης
- απαέρωση υγρών τροφίμων, π.χ. χυμών, σάλτσας ή κρασιού, για τη μείωση της ανάπτυξης μικροβίων και την αύξηση της διάρκειας ζωής
- απαέρωση πολυμερών και βερνικιών πριν από την εφαρμογή, σκλήρυνση ή έγχυση υπό κενό
Κατά την υπερήχηση υγρών, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται από την ακτινοβολούσα επιφάνεια στα υγρά μέσα έχουν ως αποτέλεσμα εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης και χαμηλής πίεσης, με ρυθμούς ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να δημιουργήσουν μικρές φυσαλίδες κενού ή κενά στο υγρό. Ο μεγάλος αριθμός μικρών φυσαλίδων δημιουργεί υψηλή συνολική επιφάνεια φυσαλίδων. Οι φυσαλίδες είναι επίσης καλά κατανεμημένες στο υγρό. Το διαλυμένο αέριο μεταναστεύει σε αυτές τις φυσαλίδες κενού μέσω της μεγάλης επιφάνειας και αυξάνει το μέγεθος των φυσαλίδων.
Τα ακουστικά κύματα υποστηρίζουν το άγγιγμα και τη συσσωμάτωση των παρακείμενων φυσαλίδων που οδηγούν σε επιταχυνόμενη ανάπτυξη των φυσαλίδων. Τα κύματα υπερήχων θα βοηθήσουν επίσης να τινάξουν φυσαλίδες από τις επιφάνειες των αγγείων και θα αναγκάσουν μικρότερες φυσαλίδες που στηρίζονται κάτω από την υγρή επιφάνεια να ανέβουν και να απελευθερώσουν το παγιδευμένο αέριο στο περιβάλλον.
Υπερήχων απαέρωση του πετρελαίου χρησιμοποιώντας έναν επεξεργαστή υπερήχων Hielscher 200 Watts.
Δοκιμάστε το
Η διαδικασία απαέρωσης και αποαφρισμού υγρών μπορεί να γίνει εύκολα ορατή. Σε ένα γυάλινο ποτήρι από φρεσκοχυμένο νερό βρύσης, υπερήχους θα αναγκάσει τις μικρές αιωρούμενες φυσαλίδες να συγχωνευθούν και να κινηθούν γρήγορα. Μπορείτε να δείτε αυτό το εφέ στην παρακάτω εικόνα προόδου.
Υπερήχων απαέρωση νερού (5 δευτερόλεπτα)
Το αναστατωμένο λάδι περιέχει μεγάλο αριθμό αιωρούμενων φυσαλίδων ή αφρού. Ειδικά στα ψυκτικά μέσα, αυτό είναι ένα πρόβλημα. Εκεί, οι φυσαλίδες αερίου προάγουν τη φθορά που προκαλείται από σπηλαίωση σε αντλίες ή ακροφύσια. Η παρακάτω εικόνα προόδου δείχνει το υπερηχητικό αποαφριστικό αποτέλεσμα.
Υπερήχων απαέρωση: Παγιδευμένες φυσαλίδες αερίου αφαιρούνται από το πετρέλαιο χρησιμοποιώντας το υπερήχων UP400St
Κατεργασία με υπερήχους θα δημιουργήσει μικρές φυσαλίδες κενού σε καθαρό, μπαγιάτικο νερό. Αυτές οι φυσαλίδες γεμίζουν με διαλυμένο αέριο, το οποίο μεταναστεύει μέσα στις φυσαλίδες. Κατά συνέπεια, οι φυσαλίδες μεγαλώνουν και ανεβαίνουν. Το αποτέλεσμα απαέρωσης είναι καλά ορατό σε οποιοδήποτε ημιδιαφανές υγρό.
Καθώς ο υπέρηχος βελτιώνει την άνοδο μικρών αιωρούμενων φυσαλίδων στην επιφάνεια του υγρού, μειώνει επίσης τον χρόνο επαφής μεταξύ της φυσαλίδας και του υγρού. Για το λόγο αυτό, περιορίζει επίσης την εκ νέου διάλυση του αερίου από τη φυσαλίδα στο υγρό. Αυτό έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για υγρά υψηλότερου ιξώδους, όπως έλαια ή ρητίνες. Δεδομένου ότι οι φυσαλίδες πρέπει να μετακινηθούν στην επιφάνεια του υγρού, η απαέρωση με υπερήχους λειτουργεί καλύτερα, εάν το δοχείο είναι ρηχό έτσι ώστε ο χρόνος στην επιφάνεια να είναι μικρότερος.
Πέρα από τα ορατά εφέ
Η μέτρηση των αποτελεσμάτων απαέρωσης με οπτική επιθεώρηση είναι περιορισμένη σε ακρίβεια. Οι μετρήσεις περιεχομένου αερίου είναι ένας πιο ακριβής τρόπος για να πείτε για την απόδοση απαέρωσης υπερήχων.
Τα υγρά περιέχουν μια ορισμένη ποσότητα διαλυμένου αερίου. Η συγκέντρωση του αερίου εξαρτάται από παράγοντες, όπως η θερμοκρασία, η πίεση περιβάλλοντος ή η ανάδευση του υγρού. Υπό σταθερές συνθήκες, η συγκέντρωση αερίου θα προσεγγίσει μια ισορροπία. Υπερήχων απαέρωση θα αλλάξει τις συνθήκες, επειδή το υγρό εκτίθεται σε φυσαλίδες χαμηλής πίεσης και ανάδευση. Ως εκ τούτου, υπερήχους θα μειώσει τη συγκέντρωση αερίου στο υγρό κάτω από το επίπεδο ισορροπίας.
Όταν η υπερήχηση σταματά και οι αρχικές συνθήκες αποκαθίστανται, η συγκέντρωση αερίου θα προσεγγίσει αργά το αρχικό επίπεδο ισορροπίας και πάλι, εκτός εάν το υγρό δεν εκτίθεται σε οποιοδήποτε αέριο, π.χ. σε κλειστή φιάλη. Επειδή η εκ νέου διάλυση του αερίου στο υγρό είναι αρκετά αργή, είναι δυνατόν να εργαστούμε με το υγρό χαμηλού αερίου μετά από υπερήχους. Το παρακάτω γράφημα απεικονίζει αυτό το αποτέλεσμα.
Απεικόνιση της υπερηχητικής απαέρωσης του νερού
Απαέρωση πριν από τη γαλακτωματοποίηση και τη διασπορά
Υπερήχων απαέρωση μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα των διασπορών και γαλακτωμάτων.
Το πρόβλημα
Συχνά, τα γαλακτώματα και οι διασπορές περιέχουν επιφανειοδραστικές ουσίες προκειμένου να αυξηθεί η σταθερότητά τους. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες αναστέλλουν την επαφή και τη συσσωμάτωση ή συσσωμάτωση του διασκορπισμένου υλικού στην υγρή φάση. Γι 'αυτό, οι επιφανειοδραστικές ουσίες θα σχηματίσουν ένα στρώμα γύρω από κάθε σωματίδιο. Οι ίδιες επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν επίσης να ενθυλακώσουν φυσαλίδες αερίου που αιωρούνται στην υγρή φάση. Τέτοιες σταθεροποιημένες φυσαλίδες μπορούν να αποδειχθούν πολύ ισχυρές. Οι σταθεροποιημένες φυσαλίδες καταναλώνουν επιφανειοδραστική ουσία, μειώνουν την ποιότητα του γαλακτώματος ή της διασποράς και μπορούν να δημιουργήσουν ακανόνιστες μετρήσεις κατά τη μέτρηση του μεγέθους των σωματιδίων.
Η λύση: Υπερήχων απαέρωση
Προκειμένου να μειωθεί το πρόβλημα των σταθεροποιημένων φυσαλίδων αερίου, τα υγρά θα πρέπει να απαερώνονται με υπερήχους. Πριν προσθέσετε τη φάση διασποράς, όπως λάδι ή σκόνη, υπερήχων το υγρό μέχρι να μειωθεί ο αριθμός των παραγόμενων φυσαλίδων. Όταν αναμιγνύετε σε άλλα υλικά, αποφύγετε τη δημιουργία νέων φυσαλίδων ή δίνης κατά την ανάδευση. Αυτό θα αύξανε γρήγορα την περιεκτικότητα σε αέριο.
Αναγκάζοντας το διοξείδιο του άνθρακα να φύγει
Η επίδραση της απαέρωσης χρησιμοποιείται στη δοκιμή διαρροών δοχείων και φιαλών που περιέχουν ανθρακούχα ποτά, όπως αναψυκτικά τύπου κόλα, σόδα ή μπύρα. Κάντε κλικ εδώ για να λάβετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη δοκιμή διαρροής μπουκαλιών.
Υπερήχων απαέρωση εν συντομία
Η υπερηχητική απαέρωση υγρών λειτουργεί καλύτερα όταν χρησιμοποιείτε την ακόλουθη ρύθμιση.
- Εφαρμόστε χαμηλά έως μέτρια πλάτη υπερήχων!
- Χρησιμοποιήστε sonotrodes με μεγάλη επιφάνεια, π.χ. ακτινικά εκπέμποντας sonotrodes!
- Παρέχετε χαμηλή πίεση ή κενό πάνω από την επιφάνεια του υγρού ενώ κατεργάζεστε με υπερήχους!
- Ζεσταίνουμε το υγρό, για να μειώσουμε το ιξώδες του!
- Χρησιμοποιήστε ένα ρηχό δοχείο για τον διαχωρισμό αερίων κατά τη διάρκεια ή μετά την υπερήχηση!
- Αποφύγετε την ταραχώδη ανάδευση για να επιτρέψετε στις φυσαλίδες αερίου να κινηθούν προς τα πάνω!
Υπερήχων απαέρωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε λειτουργία παρτίδας ή inline. Σε περίπτωση ενσωματωμένης λειτουργίας, πρέπει να εγκατασταθεί ένας σωλήνας βάσης για την εκκένωση του αερίου και να εφαρμοστεί μια αντλία αερίου.