Ultrasons Dégazage et écumage des liquides

Le dégazage et le démoussage des liquides par ultrasons est un processus très efficace. Les ultrasons éliminent les petites bulles de gaz en suspension dans le liquide et réduisent le niveau de gaz dissous en dessous du niveau d'équilibre naturel.

Le dégazage et le démoussage des liquides sont nécessaires à de nombreuses fins, notamment pour les processus suivants :

  • préparation de l'échantillon avant la mesure de la taille des particules pour éviter les erreurs de mesure
  • dégazage de l'huile et du lubrifiant avant le pompage pour réduire l'usure de la pompe due à la cavitation
  • le dégazage des aliments liquides, par exemple les jus, les sauces ou le vin, afin de réduire la croissance microbienne et d'augmenter la durée de conservation
  • dégazage de polymères et de vernis avant application, durcissement ou infusion sous vide
Le dégazage des liquides est une application puissante des appareils à ultrasons Hielscher. La vidéo montre le Hielscher UP200S pendant le dégazage du pétrole.

Dégazage et démoussage de l'huile par ultrasons

Vignette vidéo

Lors de la sonification de liquides, les ondes sonores qui se propagent de la surface rayonnante dans le milieu liquide entraînent une alternance de cycles de haute et de basse pression, dont les taux dépendent de la fréquence. Pendant le cycle de basse pression, les ondes ultrasoniques peuvent créer de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Le grand nombre de petites bulles génère une surface totale de bulle élevée. Les bulles sont également bien réparties dans le liquide. Le gaz dissous migre dans ces bulles de vide grâce à la grande surface et augmente la taille des bulles.
Les ondes acoustiques favorisent le contact et la coalescence des bulles adjacentes, ce qui accélère la croissance des bulles. Les ondes de sonication contribuent également à secouer les bulles des surfaces du récipient et forcent les petites bulles reposant sous la surface du liquide à s'élever et à libérer le gaz emprisonné dans l'environnement.

Le dégazage des liquides est une application puissante des appareils à ultrasons Hielscher. La vidéo montre le Hielscher UP200S pendant le dégazage de l'eau.

Dégazage de l'eau à l'aide de l'UP200S et de la sonotrode S40

Vignette vidéo

dégazage d'huile à ultrasons en utilisant un UP200S de traitement à ultrasons (200 Watts)

Dégazage de l'huile par ultrasons à l'aide d'un processeur ultrasonique Hielscher 200 Watts.

Mettez-le à l'épreuve

Le processus de dégazage et de démoussage des liquides est facilement visible. Dans un bécher en verre contenant de l'eau du robinet fraîchement versée, les ultrasons forcent les petites bulles en suspension à coalescer et à remonter rapidement. Vous pouvez voir cet effet dans l'image de progrès ci-dessous.

Illustre le dégazage de l'eau par ultrasons dans une série de trois images.

Dégazage de l'eau par ultrasons (5 secondes)

L'huile agitée contient un grand nombre de bulles ou de mousse en suspension. Ce problème se pose en particulier dans les liquides de refroidissement. Les bulles de gaz y favorisent l'usure induite par la cavitation dans les pompes ou les buses. L'image de progrès ci-dessous montre l'effet de démoussage par ultrasons.

Le dégazage par ultrasons est une technique efficace pour éliminer rapidement et efficacement les gaz des liquides tels que les huiles, l'eau, les solvants, etc.

Dégazage par ultrasons : Les bulles de gaz piégées sont éliminées de l'huile à l'aide de l'appareil à ultrasons UP400St.

La sonication génère de petites bulles sous vide dans l'eau claire et stagnante. Ces bulles se remplissent de gaz dissous, qui migre dans les bulles. Par conséquent, les bulles grossissent et se déplacent vers le haut. L'effet de dégazage est bien visible dans tout liquide translucide.
Comme les ultrasons améliorent la remontée des petites bulles en suspension à la surface du liquide, ils réduisent également le temps de contact entre la bulle et le liquide. C'est pourquoi ils limitent également la redissolution du gaz de la bulle vers le liquide. Ceci est particulièrement intéressant pour les liquides à forte viscosité, tels que les huiles ou les résines. Étant donné que les bulles doivent se déplacer jusqu'à la surface du liquide, le dégazage par ultrasons fonctionne mieux si le récipient est peu profond, de sorte que le temps nécessaire pour atteindre la surface est plus court.

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Au-delà des effets visibles

La mesure des effets du dégazage par inspection visuelle est d'une précision limitée. Les mesures de la teneur en gaz sont un moyen plus précis d'évaluer l'efficacité du dégazage par ultrasons.

Les fluides contiennent une certaine quantité de gaz dissous. La concentration de gaz dépend de facteurs tels que la température, la pression ambiante ou l'agitation du liquide. Dans des conditions constantes, la concentration de gaz s'approche de l'équilibre. Le dégazage par ultrasons modifie les conditions, car le liquide est exposé à des bulles à basse pression et à l'agitation. Par conséquent, les ultrasons abaissent la concentration de gaz dans le liquide en dessous du niveau d'équilibre.
Lorsque la sonication s'arrête et que les conditions initiales sont rétablies, la concentration de gaz se rapproche lentement du niveau d'équilibre initial, sauf si le liquide n'est exposé à aucun gaz, par exemple dans une bouteille fermée. Comme la redissolution du gaz dans le liquide est assez lente, il est possible de travailler avec le liquide à faible teneur en gaz après la sonication. Le graphique ci-dessous illustre cet effet.

Le dégazage par ultrasons permet d'éliminer efficacement l'air et les gaz dissous dans les liquides. La sonication est donc une technique de désaération rapide et efficace.

Illustration du dégazage de l'eau par ultrasons

Dégazage avant émulsification et dispersion

Le dégazage par ultrasons peut améliorer la qualité des dispersions et des émulsions.

Le problème

Souvent, les émulsions et les dispersions contiennent des agents de surface afin d'accroître leur stabilité. Les agents de surface empêchent le contact et la coalescence ou l'agglomération de la matière dispersée dans la phase liquide. Pour ce faire, les agents de surface forment une couche autour de chaque particule. Les mêmes agents tensioactifs peuvent également encapsuler des bulles de gaz en suspension dans la phase liquide. Ces bulles stabilisées peuvent s'avérer très robustes. Les bulles stabilisées consomment de l'agent de surface, réduisent la qualité de l'émulsion ou de la dispersion et peuvent générer des lectures erratiques lors de la mesure de la taille des particules.

La solution : Dégazage par ultrasons

Afin de réduire le problème des bulles de gaz stabilisées, les liquides doivent être dégazés par sonication. Avant d'ajouter la phase dispersée, telle que l'huile ou la poudre, sonifiez le liquide jusqu'à ce que le nombre de bulles générées diminue. Lorsque vous mélangez d'autres matériaux, évitez de générer de nouvelles bulles ou un tourbillon pendant l'agitation. Cela augmenterait rapidement la teneur en gaz.

Forcer l'élimination du dioxyde de carbone

L'effet du dégazage est utilisé pour tester l'étanchéité des boîtes et des bouteilles contenant des boissons gazeuses, telles que le cola, le soda ou la bière. Cliquez ici pour obtenir plus d'informations sur les tests d'étanchéité des bouteilles.

Le dégazage par ultrasons en bref

Le dégazage ultrasonique des liquides fonctionne mieux lorsque l'on utilise la configuration suivante.

  • Appliquer des amplitudes d'ultrasons faibles à modérées !
  • Utilisez des sonotrodes à grande surface, par exemple des sonotrodes à émission radiale !
  • Maintenez une faible pression ou un vide au-dessus de la surface du liquide pendant la sonification !
  • Chauffer le liquide pour réduire sa viscosité !
  • Utilisez un récipient peu profond pour la séparation des gaz pendant ou après la sonication !
  • Éviter toute agitation turbulente pour permettre aux bulles de gaz de remonter !

Le dégazage par ultrasons peut être utilisé en mode discontinu ou en ligne. Dans le cas d'une opération en ligne, il convient d'installer un tuyau vertical pour l'évacuation du gaz et d'utiliser une pompe à gaz.

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