Les ultrasons permettent d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts
Le passage des homogénéisateurs classiques, des mélangeurs hydrodynamiques et des broyeurs à agitation au traitement par cavitation ultrasonore permet à la fois de réduire les coûts et de rendre le traitement plus respectueux de l’environnement.
En raison de la hausse récente et continue des prix de l’énergie, la consommation énergétique a une incidence directe et considérable sur les coûts de traitement de matières telles que les encres, revêtements et le biodiesel.
Les appareils à ultrasons Hielscher consomment moins d’énergie que les systèmes mécaniques traditionnels et donnent de meilleurs résultats de traitement. Ainsi, le passage des mélangeurs rotor-stator et des homogénéisateurs à haute pression aux ultrasons permet de réaliser d’importantes économies d’électricité. Cela peut se traduire par des économies substantielles au fil des années.
La chaleur de frottement est de l’énergie inutilisée
Les systèmes classiques perdent de l’énergie sous forme de chaleur de frottement. Les pompes à haute pression des homogénéisateurs à haute pression, ainsi que les mélangeurs à pales à fort cisaillement et les broyeurs à billes agités, créent de fortes turbulences dans le liquide pendant son traitement. Ces turbulences provoquent des frottements entre les particules du liquide ainsi qu’entre le liquide et les éléments d’agitation de l’équipement. Les frottements convertissent l’énergie fournie en chaleur. Cette partie de l’énergie fournie est perdue, car elle ne produit aucun effet de dispersion, d’homogénéisation ou de broyage.
Il en va de même lorsqu’on compare une ampoule classique à une ampoule fluorescente : l’ampoule classique convertit une grande partie de l’énergie en chaleur. Elle nécessite donc davantage d’énergie pour fournir le même niveau d’éclairage.
Dans les systèmes de mélange classiques, l’échauffement par frottement nécessite une dépense énergétique supplémentaire pour refroidir le liquide pendant le traitement.
Les appareils à ultrasons Hielscher présentent un rendement énergétique très élevé pour convertir l’électricité en cavitation dans le liquide.
Dans le liquide. Le rendement énergétique global des appareils à ultrasons industriels est d’environ 80–90%, de la prise électrique au liquide
(cliquez sur l’image ci-dessus pour agrandir le graphique).
Plus important encore, les forces de cavitation exercent de fortes contraintes sur les particules. C’est pourquoi il faut généralement moins d’énergie pour obtenir une bonne dispersion, une bonne émulsion ou une taille de particules plus faible. Le traitement par ultrasons Hielscher produit bien un échauffement par frottement, mais dans une proportion beaucoup plus faible que le mélange mécanique standard. Cette proportion plus faible améliore encore l’efficacité énergétique : moins d’énergie est nécessaire pour obtenir le même niveau de dispersion ou d’homogénéisation, ce qui réduit à son tour l’énergie nécessaire au refroidissement du liquide traité.
Exemple : traitement du biodiesel
La consommation d’énergie et les économies d’énergie sont particulièrement importantes dans le traitement des carburants alternatifs et durables, tels que le biodiesel. L’électricité utilisée pour fabriquer ce carburant « vert » a une incidence directe sur le bilan énergétique global et le bilan CO2 du carburant.
Le graphique à droite (cliquez pour agrandir) compare la cavitation ultrasonore, le mélange à fort cisaillement et la cavitation hydrodynamique. L’utilisation d’appareils à ultrasons Hielscher pour le traitement du biodiesel nécessite environ 1,4kWh/m³. Pour obtenir un résultat similaire avec la cavitation hydrodynamique par impulsions magnétiques, il faut environ 32,0kWh/m³. Le mélange à fort cisaillement nécessite environ 4,4kWh/m³. Cela signifie que la cavitation hydrodynamique par impulsions nécessite environ 23 fois plus d’énergie et le mélange à fort cisaillement environ 3 fois plus d’énergie que les appareils à ultrasons Hielscher pour assurer le même débit de traitement.
Cela entraîne des coûts annuels d’électricité nettement plus élevés. Il s’agit d’un facteur majeur du coût de possession, qui doit être évalué lors d’un investissement dans une technologie de traitement.
En savoir plus sur les économies d’énergie réalisées grâce au traitement du biodiesel par ultrasons !
Une transition facilitée
L’efficacité des appareils à ultrasons Hielscher pour votre procédé peut être facilement testée à petite échelle. Généralement, le UIP1000hd (1kW) est utilisé pour le développement du procédé à des débits de 0,5L à 1000L par heure. À cette échelle, l’efficacité du traitement peut être optimisée en faisant varier l’amplitude, la pression et le débit. Vous obtenez ainsi le besoin énergétique spécifique de votre procédé. Les appareils à ultrasons Hielscher permettent une mise à l’échelle linéaire, de sorte que le besoin énergétique spécifique reste constant quelle que soit l’échelle. Vous connaissez ainsi la puissance nécessaire de l’équipement pour toute capacité de traitement, ainsi que la consommation annuelle d’électricité.