Väga tõhus vedelike õhutamine ultraheli abil

Kuigi degaseerimine või gaasistamine on sageli äärmiselt aeganõudev protsessietapp, võib ultraheliuuring kiirendada gaasimullide koalestsentsi ja nende tõusu märkimisväärselt. Ultraheli väljavoolu saab kasutada partii- ja inline-seadistustes ning seda saab kombineerida ka tavapäraste degaseerimismeetoditega, nagu inertsete gaaside, tiiviku degasaatorite, kuumutamise või vaakumiga sparging, et suurendada gaasi eemaldamise tõhusust ja kiirust.

Gaasi eemaldamine vedelikest

Mõisted "õhutamine", "degaseerimine" ja "väljalaskmine" tähendavad vabade ja lahustunud gaaside, eelkõige reaktiivsete gaaside, nagu hapnik või CO2, eemaldamist vedelikust. Hapniku kõrvaldamine on oluline, et vältida kahjulikke lõpptoote muutusi ja parandada järgnevat töötlemist. Degaseerimine on paljude rakenduste ja tööstusharude jaoks vajalik töötlemisetapp. Tööstuslikus tootmises on degaseerimine tavaline protsessietapp, et tagada toote stabiilsus, kvaliteet ja pidevad tootestandardid. Hapnik on tegur, mis mõjutab toote kvaliteeti ja stabiilsust erinevatel tasanditel.
Seetõttu on õhutamine toidus väljakujunenud protsessietapp & joogi-, keemia-, farmaatsia- ja kosmeetikatööstus. Kuid ka laborites tuleb proovid enne analüüsimist sageli degaseerida (nt enne HPLC-d, analüüse, osakeste mõõtmisi jne).
Sageli muudavad segamisprotsessid, mis kasutavad näiteks suure nihkega tera või pöörleva tiivikuga segisteid, sageli toote järgneva degaseerimise vajalikuks, kuna need segamismeetodid toovad tootesse tavaliselt suures koguses gaase. Sellised gaasi ja õhu lisamised avaldavad tootele tavaliselt negatiivset mõju, kuna need võivad muuta rasvad ja õlid rääsunud, halvendada tooteid oksüdatsiooni, värvimuutuse ning soovimatute lõhna- ja maitsemuutuste tõttu. Kuna degaseeritud tooted on keemiliselt stabiilsemad ja pikema säilivusajaga, on degaseerimine oluline töötlemisetapp, mis nõuab usaldusväärset tehnikat.
 

Ultraheli degaseerimine: Kinnijäänud gaasimullid eemaldatakse õlist kasutades ultrasonikaatorit UP400St

Ultraheli degaseerimine ja õhutustamine

Ultraheli degaseerimine ja õhutamine on väga tugev alternatiiv vedelike traditsioonilistele degaseerimismeetoditele, mis hõlmavad keetmist, rõhu vähendamist vaakumisse või inertsete gaasidega spargingut. Nende traditsiooniliste degaseerimismeetoditega kaasnevad sageli puudused, nagu termiline lagunemine (kuumutamise tõttu), aega- ja energiakulukas töötlemine ja/või ebapiisav gaasi eemaldamine. Ultraheli degaseerimine põhineb akustilise kavitatsiooni tööpõhimõttel. Kui suure võimsusega ultraheli lained on ühendatud vedelikuga, surutakse vedelik kokku ja laiendatakse vastavalt kõrgsurve ja madala rõhu tsüklite ajal. Madala rõhu tsüklite ajal tekivad minutilised vaakummullid (nn kavitatsioonimullid), mis kasvavad mitme rõhutsükli jooksul. Nende mullide kasvutsüklite ajal sisenevad vedelikus lahustunud gaasid vaakummulli, nii et vaakummull muundub kasvavateks gaasimullideks. Lisaks põhjustavad mikroturbulentsid ja vedelikujoad intensiivset agitatsiooni ja massiülekannet. Need ultraheli genereeritud tingimused põhjustavad gaasimullide koalestsentsi, mis on väikeste lahustunud gaasimullide ühendamine suuremateks gaasimullideks, mis tõusevad kiiresti vedeliku pinnale, kus nad vedelikust lahkuvad.
Ultraheli vibratsiooni ja kavitatsiooni põhjustatud temperatuurimuutused piirduvad väga väikeste kohalike ruumidega ja kogumahu temperatuuri tõusu võib tähelepanuta jätta, kuna see ei häiri toote kvaliteeti.
 

Lahustunud hapniku vähenemine aja jooksul ultraheli sagedusel 24 kHz, kasutades sonikaatorit UP400ST amplituudidel 100 %, 80 %, 60 %, 40% ja 20 %.Uuring: ©Rognerud et al., 2020.

 
Sõltuvalt vedeliku või läga mahust, viskoossusest ja gaasilisanditest võib ultraheli õhutamist käivitada partii või inline protsessina. Suure võimsusega ultraheli sond kiirgab vedelikku akustilist kavitatsiooni, nii et vedelik degaseeritakse tõhusalt.
Ultraheli degaseerimist saab rakendada ka juba olemasolevate degaseerimissüsteemide, näiteks kütte-, vaakum- või sparging-süsteemide parandamiseks.
Ultraheli degaseerimist ja vahutamist kasutatakse tööstuslikus mastaabis, et eemaldada lahustunud gaasid veest, õlidest, toitudest ja jookidest, keemilistest lahustest, hüdraulilistest vedelikest, jahutusvedelikest, puurimisvedelikest, toornaftast, emulsioonidest, värvidest, tintidest, liimidest, lakkidest, katetest, epoksiididest, šampoonidest, detergentidest ja paljudest teistest toodetest.
 

Ultraheli degaseerimine vooluraku seadistuse abil. See eksperiment oli väikesemahulise veesilmuse prototüüp mahuga 0,8 gallonit, inertse gaasi vooluga 0,2 sfcm/min ja intensiivsusega 275 W/cm2. See näitab hapniku eemaldamise aja vähenemist umbes 70%.Uuring ja pilt: Rubio jt 2016

Ultraheli degaseerimine inline seadistuses, kasutades ultrasonikaatorit UIP1000hdT voolurakuga.

Ultraheli täiustatud parkimine

Vedelike sparging inertgaasiga (tuntud ka kui inertse gaasi puhastamine) on tavaline töötlus soovimatute gaaside, näiteks hapniku ja süsinikdioksiidi eemaldamiseks vedelikust. Sparging-rakendustes kasutatakse tavaliselt lämmastikku, argooni, heeliumi ja muid inertseid gaase. Kõrge puhtusastmega (tavaliselt inertse) gaasiga lahuse mullitamine võib välja tõmmata soovimatud, tavaliselt reaktiivsed lahustunud gaasid, nagu hapnik ja süsinikdioksiid. Sparging protsess tugineb massiülekandele ja on ise üsna aeglane protseduur. Ma tellin, et intensiivistada spargingut inertsete gaasidega, vedeliku-gaasi lahust segatakse sageli tugevalt ja mullitatakse pikka aega. Ultraheli on degasifitseerimist intensiivistav tehnika, mis parandab massiülekannet ja seeläbi oluliselt parkimist. Kui suure võimsusega ultraheli lained on ühendatud vedelike või läga, tekivad kavitatsioonimullid. Need kavitatsioonimullid lõhustavad suuremad puhastusgaasimullid väikesteks mullideks ja hajutavad mullid ühtlaselt, mille tulemuseks on kiirem ja puhtam degaseeriv toime. Ultraheli poolt tekitatud intensiivne agitatsioon ja turbulentsid soodustavad gaasi-vedeliku massiülekannet ja seeläbi soovimatute gaaside kiiret eemaldamist.
Sparging-protseduuri kiirendamiseks ja tõhusamaks muutmiseks kasutatakse suure jõudlusega ultraheli, et sonomehaaniliselt parandada massiülekande jõudlust gaasi ja vedeliku vahel. Akustilise kavitatsiooni tekitatud sonomehaanilised efektid hõlmavad kohaliku rõhu ja temperatuuri erinevusi, mikroturbulentsi ja agitatsiooni. Need jõud parandavad degaseerimise jõudlust, aidates kaasa difusioonilise massiülekande suurenemisele mullide lagunemise, dispersiooni ja sellele järgneva liidesevahelise ala suurenemise tõttu, mille tulemuseks on lõpuks kinnijäänud gaaside kiire eemaldamine vedelikust.
Soovitud väljavooluefektide saavutamiseks on vajalik suure võimsusega ultraheli. Kui vedelikku säästetakse kahefaasilises voolus inertse gaasiga, soovitakse lahustunud gaaside massiülekande ja eemaldamise kiiruse suurendamiseks korrigeeritud difusiooni. Korrigeeritud difusiooni rakendamine võib olla keeruline, sest takerdunud ja lahustunud gaasimullid kipuvad vältima ultraheli kavitatsioonivälja sisenemist madalama intensiivsusega. Kuid kõrgendatud intensiivsuse korral (üle 300 W/cm)² u 20 kHz juures) ei väldi gaasimullid enam kavitatsioonitsooni ja lagunevad sonomehaaniliste jõudude mõjul. (vrd Jagannathan et al. 2011)

Suure võimsusega ultraheli degaseerimissüsteemid

Hielscher Ultrasonics on pikaajalised kogemused suure jõudlusega ultraheli seadmete tootja, mida kasutatakse kogu maailmas laborites ja tööstuslikus tootmises. Vedelike ja läga degaseerimine on nõudlik rakendus, mis nõuab suure võimsusega ultraheli sonde, mis võivad ühendada kindlaksmääratud amplituudid vedelikeks, et eemaldada kinnijäänud gaasimullid ja õhutaskud. Kõik Hielscheri ultraheli seadmed on projekteeritud ja valmistatud kasutamiseks 24/7 täiskoormuse all. Ultraheli protsessorid on saadaval kompaktsetest 50 vattidest laboratoorsed ultrasonikaatorid kuni 16 000watts võimsad inline ultraheli süsteemid. Mitmesugused võimendussarved, sonotroodid ja voolurakud võimaldavad ultraheli degaseerimissüsteemi individuaalset seadistamist vastavalt vedeliku, viskoossuse ja gaasi lisamisele.
For the deaeration and outgassing of liquid metals, precisely set and maintained amplitudes are required. Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic probes that are specified for very process-optimized amplitudes and temperatures. If your degassing application requires unusual specifications, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.

partii ja tekstisisene

Hielscheri ultraheli sondid degaseerimiseks võib kasutada partii ja pideva inline degaseerimise ja õhutamise jaoks. Sõltuvalt mahust, viskoossusest ja takerdunud gaasidest soovitame teile kõige sobivamat ultraheli outgassing seadistust.

Ultraheli sondid mis tahes helitugevuse degaseerimiseks

Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab kogu ultraheli protsessorite spektrit kompaktsetest labori ultrasonikaatoritest üle pink-top ja pilootsüsteemide kuni täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mis suudavad töödelda veoautode koormust tunnis. Täielik tootevalik võimaldab meil pakkuda teile kõige sobivamaid ultraheli degaseerimisseadmeid teie vedeliku, protsessi võimsuse ja tootmise eesmärkide jaoks.

Täpselt kontrollitavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks

Kõik Hielscheri ultraheli degaseerimissüsteemid on täpselt kontrollitavad ja seega usaldusväärsed tööhobused. Amplituud on üks olulisi protsessi parameetreid, mis mõjutavad sonomehaaniliselt indutseeritud degaseerimise tõhusust ja tõhusust. Kõik Hielscheri ultraheli’ processors allow for the precise setting of the amplitude. Sonotrodes and booster horns are accessories that allow to modify the amplitude in an even wider range. Hielscher’s industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes and deliver the required ultrasonic intensity for demanding applications. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation.
Täpsed amplituudi seaded ja ultraheli protsessi parameetrite püsiv jälgimine nutika tarkvara kaudu annavad teile võimaluse reguleerida ultraheli protsessi parameetreid kõige tõhusama ultraheli degaseerimise jaoks. Optimaalne ultrahelitöötlus väga tõhusaks gaasi eemaldamiseks!
The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments. This makes Hielscher’s ultrasonic equipment a reliable work tool that fulfils your deaeration process requirements.

Kõrgeim kvaliteet – Disainitud ja toodetud Saksamaal

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance degassers.