گاززدایی فراصوتی مایعات ضدیخ و خنک‌کننده
گاززدایی فراصوتی روشی بسیار مؤثر و کارآمد برای حذف گازهای محلول از مایعات خنک‌کننده و ضدیخ است. کاربرد آن در محیط‌های صنعتی، به‌ویژه با استفاده از سونیکاتورهای پروبی، عملکرد بهینهٔ این سیالات حیاتی را تضمین می‌کند و از تجهیزات و سامانه‌هایی که این سیالات برای محافظت از آن‌ها طراحی شده‌اند، حفاظت می‌کند. با تداوم تقاضای صنایع برای عملکرد و قابلیت اطمینان بالاتر سامانه‌های خنک‌کننده، گاززدایی فراصوتی همچنان فرایندی ضروری برای تضمین طول عمر و کارایی این سامانه‌ها خواهد بود.
مزایای گاززدایی و هواگیری فراصوتی
گاززدایی و هواگیری فراصوتی مایعات خنک‌کننده مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای صنعتی بسیار مؤثر می‌سازد.
مزایای گاززدایی و هواگیری فراصوتی
- فرایند سریع: گاززدایی فراصوتی در مقایسه با روش‌های سنتی سریع‌تر است و گازهای محلول را به‌سرعت از مایعات خنک‌کننده حذف می‌کند.
- حذف کارآمد گاز: اثر کاویتاسیون ناشی از امواج فراصوت، حذف کامل گازها، از جمله اکسیژن، را تضمین می‌کند و مایع خنک‌کننده‌ای همگن و عاری از حباب به دست می‌دهد.
- بهبود عملکرد حرارتی: گاززدایی فراصوتی با حذف حباب‌های گاز، رسانایی حرارتی و بازده کلی خنک‌کاری مایعات خنک‌کننده را افزایش می‌دهد.
- بهره‌وری انرژی: این فرایند از نظر مصرف انرژی کارآمد است و نیاز به گرمایش یا سامانه‌های خلأ را که معمولاً در دیگر روش‌های گاززدایی به کار می‌روند، کاهش می‌دهد.
- ادغام درون‌خطی: گاززدایی فراصوتی را می‌توان به‌آسانی در فرایندهای پیوسته و درون‌خطی ادغام کرد تا پردازش حجم‌های زیاد مایع خنک‌کننده هم‌زمان با جریان فرایند امکان‌پذیر شود.
- حفاظت بیشتر از سامانه: حذف مؤثر گاز از مشکلاتی مانند کاویتاسیون و خوردگی جلوگیری می‌کند و طول عمر و قابلیت اطمینان سامانه‌های خنک‌کننده را افزایش می‌دهد.
سونیکاتورهای پروبی UIP1000hdT برای گاززدایی و هواگیری مایعات
این فرایند به‌مراتب سریع‌تر و کارآمدتر است، زیرا امواج فراصوت کاویتاسیون شدیدی ایجاد می‌کنند که گازهای محلول، از جمله اکسیژن، را به‌سرعت از مایع خنک‌کننده حذف می‌کند. این امر به گاززدایی کامل‌تر منجر می‌شود و تضمین می‌کند که مایع خنک‌کننده همگن و عاری از حباب باقی بماند؛ حباب‌هایی که می‌توانند باعث کاویتاسیون، خوردگی و افت عملکرد حرارتی شوند. افزون بر این، گاززدایی فراصوتی از نظر مصرف انرژی کارآمد است و به‌آسانی در فرایندهای پیوسته و درون‌خطی ادغام می‌شود تا حجم‌های زیاد مایع خنک‌کننده، بدون نیاز به گرمایش یا سامانه‌های خلأ، هم‌زمان با جریان فرایند پردازش شوند. نتیجهٔ این امر، بهبود بازده خنک‌کاری، حفاظت بیشتر از اجزای سامانه و در مجموع، افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر سامانه‌های خنک‌کننده است.
چرا گاززدایی ضروری است؟
گاززدایی در کاربردهای صنعتی گوناگون فرایندی حیاتی است، به‌ویژه هنگام کار با مایعاتی مانند ضدیخ و مایعات خنک‌کننده که در محیط‌های حساس یا نیازمند عملکرد بالا استفاده می‌شوند. این مایعات اغلب حاوی گازهای محلولی مانند اکسیژن و نیتروژن هستند که می‌توانند مشکلات عملیاتی متعددی ایجاد کنند. وجود این گازها می‌تواند باعث کاویتاسیون، کاهش رسانایی حرارتی و خوردگی درون سامانه‌های خنک‌کننده شود. کاویتاسیون به‌ویژه می‌تواند در قطعات فلزی حفره‌زایی و فرسایش ایجاد کند و طول عمر و کارایی آن‌ها را به‌شدت کاهش دهد. علاوه بر این، حباب‌های گاز می‌توانند مانع جریان مایع شوند و موجب افت کارایی و انسداد احتمالی مدارهای خنک‌کننده شوند. بنابراین، گاززدایی ضروری است تا مایع خنک‌کننده یا ضدیخ عملکردی بهینه داشته باشد، کارایی سامانه را حفظ کند و عمر قطعاتی را که با آن‌ها در تماس است، افزایش دهد.
گاززدایی فراصوتی: فراصوت حباب‌های گاز محبوس را از مایعات حذف می‌کند
هواگیری سیالات به کمک فراصوت در یک راکتور فراصوتی جریان‌گذر. فراصوت حذف گازها و هوای ناخواسته از سیالات را به‌طور مؤثر تشدید و تسریع می‌کند.
گاززدایی مایعات خنک‌کننده و اهمیت صنعتی آن
در محیط‌های صنعتی، کیفیت و قابلیت اطمینان مایعات خنک‌کننده و ضدیخ اهمیت بسیار بالایی دارد. این مایعات به‌طور گسترده در صنایع خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌شوند و نقشی حیاتی در حفظ دمای بهینهٔ کارکرد و جلوگیری از گرم‌شدن بیش از حد دارند. برای جلوگیری از مشکلات پیش‌تر ذکرشده، ضروری است اطمینان حاصل شود که این سیالات عاری از گازهای محلول هستند. برای مثال، در موتور خودرو، وجود حباب‌های گاز در مایع خنک‌کننده می‌تواند نقاط داغ ایجاد کند، بازده خنک‌کاری موتور را کاهش دهد و احتمالاً باعث خرابی موتور شود. در تجهیزات الکترونیکی که مایعات خنک‌کننده برای دفع گرما از قطعات حساس به کار می‌روند، حباب‌های گاز می‌توانند موجب گرم‌شدن موضعی و خرابی قطعات شوند. با توجه به نقش حیاتی این سیالات، فرایندهای صنعتی برای حفظ عملکرد و ایمنی ماشین‌آلات و تجهیزات به روشی قابل‌اعتماد و کارآمد برای گاززدایی نیاز دارند.
گاززدایی فراصوتی – اصل عملکرد
گاززدایی فراصوتی روشی پیشرفته است که از امواج صوتی با فرکانس بالا برای حذف گازهای محلول از مایعات استفاده می‌کند. این فرایند بر پدیدهٔ کاویتاسیون متکی است که در آن، امواج فراصوت نواحی متناوب پرفشار و کم‌فشار در مایع ایجاد می‌کنند. در مرحلهٔ کم‌فشار، حباب‌های کوچک خلأ درون مایع شکل می‌گیرند. سپس این حباب‌ها در مرحلهٔ پرفشار فرومی‌پاشند و باعث خروج سریع گازهای محلول از مایع می‌شوند. فرکانس امواج صوتی مورد استفاده در گاززدایی فراصوتی، بسته به کاربرد، معمولاً از 20 kHz تا چند MHz است. شدت و فرکانس فراصوت را می‌توان برای بهینه‌سازی فرایند گاززدایی انواع مختلف مایعات تنظیم کرد. گاززدایی فراصوتی بسیار کارآمد است و هم در محیط‌های آزمایشگاهی با مقیاس کوچک و هم در فرایندهای صنعتی با مقیاس بزرگ قابل استفاده است.
گاززدایی فراصوتی با استفاده از آرایش سلول جریان. این آزمایش با یک نمونهٔ اولیهٔ مدار گردش آب در مقیاس کوچک، با حجم 0٫8 گالن، دبی گاز بی‌اثر 0٫2 sfcm/min و شدت 275 W/cm2 انجام شد. این آزمایش کاهش زمان حذف اکسیژن به میزان حدود 70% را نشان می‌دهد.
پژوهش و تصویر: Rubio et al. 2016
گاززدایی فراصوتی مایعات خنک‌کننده و ضدیخ
گاززدایی فراصوتی هنگام استفاده برای مایعات خنک‌کننده و ضدیخ، مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی گاززدایی دارد. روش‌های سنتی، مانند گاززدایی با خلأ یا گرمایش، ممکن است زمان‌بر و پرمصرف باشند و در حذف تمامی گازهای محلول به همان اندازه مؤثر نباشند. در مقابل، گاززدایی فراصوتی سریع‌تر است، انرژی را به‌صورت کارآمدتری مصرف می‌کند و می‌تواند میزان بیشتری از گاز را حذف کند. این فرایند به‌ویژه در تضمین همگن و عاری از حباب ماندن مایع خنک‌کننده یا ضدیخ مؤثر است؛ موضوعی که برای حفظ خواص حرارتی و ویژگی‌های جریان سیال اهمیت حیاتی دارد. تیمار فراصوتی با تضمین گاززدایی کامل مایع، به جلوگیری از مشکلاتی مانند کاویتاسیون، خوردگی و انسداد جریان کمک می‌کند و در نتیجه، عملکرد کلی و قابلیت اطمینان سامانهٔ خنک‌کننده را افزایش می‌دهد.
سونیکاتورهای پروبی صنعتی برای گاززدایی درون‌خطی
در کاربردهای صنعتی، استفاده از سونیکاتورهای پروبی برای گاززدایی درون‌خطی به‌طور فزاینده‌ای رواج یافته است. این سونیکاتورها برای ادغام مستقیم در خط تولید طراحی شده‌اند و گاززدایی پیوسته و کارآمد مایعات خنک‌کننده و ضدیخ را حین پردازش آن‌ها امکان‌پذیر می‌سازند. سونیکاتورهای پروبی با انتشار مستقیم امواج فراصوت در مایع هنگام عبور آن از سامانه کار می‌کنند و تضمین می‌کنند که گاززدایی هم‌زمان با جریان فرایند انجام شود. این فرایند درون‌خطی به‌ویژه برای عملیات در مقیاس بزرگ سودمند است؛ جایی که حفظ خروجی یکنواخت و باکیفیت ضروری است. سونیکاتورهای پروبی صنعتی معمولاً مستحکم هستند و توانایی پردازش حجم‌های زیاد مایع را دارند؛ از این رو، برای استفاده در تولید خودرو، سامانه‌های خنک‌کنندهٔ تجهیزات الکترونیکی و دیگر کاربردهای صنایع سنگین ایدئال هستند. قابلیت سفارشی‌سازی فرکانس و توان امواج فراصوت تضمین می‌کند که فرایند گاززدایی با نیازهای خاص هر کاربرد تطبیق داده شود و راهکاری چندمنظوره و کارآمد برای حفظ کیفیت و عملکرد مایعات خنک‌کننده و ضدیخ فراهم شود.
- کارایی بالا
- فناوری روز
- قابلیت اطمینان و استحکام
- کنترل دقیق و قابل‌تنظیم فرایند
- ناپیوسته و درون‌خطی
- برای هر حجم
- نرم‌افزار هوشمند
- قابلیت‌های هوشمند (مانند برنامه‌پذیری، ثبت داده‌ها و کنترل از راه دور)
- کاربری آسان و ایمن
- نیاز کم به نگهداری
- CIP (شست‌وشو در محل)
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
دستگاه‌های فراصوت Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شهرت دارند. استحکام و کاربری آسان، ادغام بی‌دردسر دستگاه‌های فراصوت ما را در تأسیسات صنعتی امکان‌پذیر می‌سازد. دستگاه‌های فراصوت Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های پرچالش برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر دستگاه‌های فراصوت با عملکرد بالا که از فناوری روز و کاربری آسان برخوردارند، تأکید ویژه دارد. البته دستگاه‌های فراصوت Hielscher با CE انطباق دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Zuzanna Bojarska, Janusz Kopytowski, Marta Mazurkiewicz-Pawlicka, Piotr Bazarnik, Stanisław Gierlotka, Antoni Rożeń, Łukasz Makowski (2021): Molybdenum disulfide-based hybrid materials as new types of oil additives with enhanced tribological and rheological properties. Tribology International, Volume 160, 2021.
- Marek S. Żbik, Jianhua Du, Rada A. Pushkarova, Roger St.C. Smart (2009): Observation of gaseous films at solid–liquid interfaces: Removal by ultrasonic action. Journal of Colloid and Interface Science, Volume 336, Issue 2, 2009. 616-623.
- Rognerud, Maren; Solemslie, Bjørn; Islam, Md Hujjatul; Pollet, Bruno (2020): How to Avoid Total Dissolved Gas Supersaturation in Water from Hydropower Plants by Employing Ultrasound. Journal of Physics: Conference Series 2020.
پرسش‌های متداول
ضدیخ چیست؟
ضدیخ ماده‌ای شیمیایی است که معمولاً بر پایهٔ اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول ساخته می‌شود و به سامانه‌های خنک‌کننده افزوده می‌شود تا نقطهٔ انجماد مایع را کاهش دهد و از جامدشدن آن در دماهای پایین جلوگیری کند. همچنین نقطهٔ جوش را افزایش می‌دهد و به مایع خنک‌کننده اجازه می‌دهد در بازهٔ دمایی گسترده‌تری به‌طور مؤثر عمل کند. ضدیخ علاوه بر خواص حرارتی خود، اغلب حاوی افزودنی‌هایی است که از خوردگی جلوگیری می‌کنند و مانع تشکیل رسوب سخت می‌شوند و بدین‌ترتیب طول عمر و کارایی سامانهٔ خنک‌کننده را تضمین می‌کنند.
سیال خنک‌کننده چیست؟
سیال خنک‌کننده سیالی است که برای انتقال گرما به خارج از یک سامانه یا دستگاه استفاده می‌شود تا از گرم‌شدن بیش از حد جلوگیری کند و دمای بهینهٔ کارکرد را حفظ کند. این سیال معمولاً در موتورها، راکتورها و دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌رود. سیالات خنک‌کننده معمولاً از آب، گلیکول یا مخلوطی از هر دو تشکیل شده‌اند و ممکن است حاوی افزودنی‌هایی برای افزایش رسانایی حرارتی، جلوگیری از خوردگی و ممانعت از تشکیل رسوبات درون سامانهٔ خنک‌کننده باشند. وظیفهٔ اصلی سیال خنک‌کننده، جذب گرما و سپس دفع آن از طریق تماس مستقیم با مبدل حرارتی یا خنک‌کاری تبخیری است.
گاززدایی چیست؟
گاززدایی فرایند حذف گازهای محلول از مایع است که اغلب برای جلوگیری از مشکلاتی مانند کاویتاسیون، خوردگی یا کاهش رسانایی حرارتی در سامانه‌های صنعتی انجام می‌شود. هواگیری نوع خاصی از گاززدایی است که بر حذف اکسیژن محلول و دیگر گازها از آب یا سایر مایعات تمرکز دارد و معمولاً برای جلوگیری از خوردگی و بهبود بازده فرایندهای انتقال حرارت انجام می‌شود. هر دو فرایند برای حفظ عملکرد و طول عمر سامانه‌های مکانیکی و شیمیایی گوناگون حیاتی هستند. سونیکاتورهای پروبی اغلب برای هواگیری و گاززدایی کارآمد مایعات استفاده می‌شوند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.