degassing קולי ו defoaming של נוזלים
Degassing ו deoaming של נוזלים באמצעות קולי הוא תהליך יעיל מאוד. אולטרה-סוניקציה מסירה בועות גז מרחפים קטנות מהנוזל ומפחיתה את רמת הגז המומס מתחת לרמת שיווי המשקל הטבעי.
פירוק גזים ונטרול נוזלים נדרש למטרות רבות, כגון התהליכים הבאים:
- הכנת הדגימה לפני מדידת גודל החלקיקים כדי למנוע טעויות מדידה
- פירוק גזי שמן וחומר סיכה לפני השאיבה כדי להפחית את שחיקת המשאבה עקב קוויטציה
- פירוק גזים של מזונות נוזליים, כגון מיץ, רוטב או יין, כדי להפחית את צמיחת החיידקים ולהאריך את חיי המדף
- degassing של פולימרים ולכות לפני יישום, ריפוי או עירוי ואקום
בעת סוניקציה של נוזלים, גלי הקול המתפשטים מהמשטח המקרין אל המדיה הנוזלית גורמים לסירוגין למחזורי לחץ גבוה ולחץ נמוך, עם קצב בהתאם לתדר. במהלך מחזור הלחץ הנמוך, הגלים העל-קוליים יכולים ליצור בועות ואקום קטנות או חללים בנוזל. המספר הגדול של בועות קטנות יוצר שטח פנים כולל גבוה של בועות. הבועות מופצות היטב גם בנוזל. גז מומס נודד לתוך בועות ואקום אלה דרך שטח הפנים הגדול ומגדיל את גודל הבועות.
הגלים האקוסטיים תומכים בנגיעה ובהתלכדות של בועות סמוכות, מה שמוביל לצמיחה מואצת של הבועות. גלי הסוניק יסייעו גם לנער בועות ממשטחי כלי שיט ויאלצו בועות קטנות יותר שנחו מתחת לפני השטח של הנוזל לעלות ולשחרר את הגז הכלוא לסביבה.
קולי degassing של שמן באמצעות Hielscher 200 וואט מעבד קולי.
העמידו אותו למבחן
תהליך של degassing ו deoaming של נוזלים יכול להיות גלוי בקלות. בכוס זכוכית של מי ברז טריים שנמזגו, אולטרסוניקציה תאלץ את הבועות המרחפות הקטנות להתגבש ולעלות במהירות. ניתן לראות אפקט זה בתמונת ההתקדמות למטה.
Degassing קולי של מים (5 שניות)
שמן נסער מכיל מספר גבוה של בועות מרחפות או קצף. במיוחד בנוזלי קירור, זו בעיה. שם, בועות הגז מקדמות שחיקה הנגרמת על ידי קוויטציה במשאבות או בחריריים. תמונת ההתקדמות למטה מציגה את אפקט הפירוק העל-קולי.
פירוק גז על-קולי: בועות גז כלואות מוסרות מנפט באמצעות העל-קולי UP400St
הסוניקציה תיצור בועות ואקום קטנות במים צלולים ומעופשים. בועות אלה מתמלאות בגז מומס, הנודד לתוך הבועות. כתוצאה מכך הבועות גדלות ועולות למעלה. אפקט degassing נראה היטב בכל נוזל שקוף.
ככל שהאולטרסאונד משפר את עליית הבועות המרחפים הקטנות אל פני השטח של הנוזל, הוא מקטין גם את זמן המגע בין הבועה לנוזל. מסיבה זו, הוא מגביל גם את המסתו מחדש של גז מהבועה לנוזל. זה מעניין במיוחד עבור נוזלים צמיגות גבוהה יותר, כגון שמנים או שרפים. מכיוון שהבועות צריכות לעבור למשטח הנוזלי, פירוק הגז הקולי עובד טוב יותר, אם המיכל רדוד כך שהזמן לפני השטח קצר יותר.
מעבר לאפקטים הנראים לעין
מדידת השפעות פירוק הגז על ידי בדיקה חזותית מוגבלת בדיוק. מדידות תכולת גז הן דרך מדויקת יותר לספר על יעילות degassing קולי.
נוזלים מכילים כמות מסוימת של גז מומס. ריכוז הגז תלוי בגורמים, כגון טמפרטורה, לחץ סביבתי או תסיסה של הנוזל. בתנאים קבועים, ריכוז הגז יתקרב לשיווי משקל. degassing קולי ישנה את התנאים, כי הנוזל חשוף בועות לחץ נמוך ותסיסה. לכן, אולטרסוניקציה תוריד את ריכוז הגז בנוזל אל מתחת לרמת שיווי המשקל.
כאשר הסוניקציה מפסיקה והתנאים הראשוניים נקבעים מחדש, ריכוז הגז יתקרב שוב לאט לאט לרמת שיווי המשקל הראשונית, אלא אם כן הנוזל אינו חשוף לגז כלשהו, למשל בבקבוק סגור. מכיוון שההמסה מחדש של גז לתוך הנוזל איטית למדי, ניתן לעבוד עם נוזל גז נמוך לאחר סוניקציה. הגרף שלהלן ממחיש אפקט זה.
איור של degassing קולי של מים
פירוק גזים לפני תחליב ופיזור
degassing קולי יכול לשפר את איכות הפיזורים תחליבים.
הבעיה
לעתים קרובות, תחליבים ופיזורים מכילים חומרים פעילי שטח על מנת להגביר את יציבותם. החומרים פעילי השטח יעכבו את המגע וההתגבשות או ההצטברות של החומר המפוזר בשלב הנוזלי. לשם כך, פעילי השטח ייצרו שכבה סביב כל חלקיק. אותם חומרים פעילי שטח יכולים גם לתמצת בועות גז המרחפות בשלב הנוזלי. בועות מיוצבות כאלה יכולות להתגלות כחזקות מאוד. בועות מיוצבות צורכות חומרים פעילי שטח, מפחיתות את איכות התחליב או הפיזור, ויכולות ליצור קריאות לא יציבות בעת מדידת גודל החלקיקים.
הפתרון: Degassing קולי
על מנת להפחית את הבעיה של בועות גז מיוצבות, נוזלים צריכים להיות degassed על ידי סוניקציה. לפני הוספת שלב הפיזור, כגון שמן או אבקה, יש להסוניק את הנוזל עד שמספר הבועות הנוצרות מצטמצם. בעת ערבוב חומרים אחרים, הימנעו מיצירת בועות חדשות או מערבולת תוך כדי ערבוב. זה יגדיל את תכולת הגז במהירות.
Water-based drilling mud before and after ultrasonic degassing with the sonicator UIP1000hd
מחקר ותמונה מאת Amani et al. 2016
סילוק פחמן דו-חמצני החוצה
ההשפעה של פירוק גזים משמשת בבדיקת דליפה של פחיות ובקבוקים המכילים משקאות מוגזים, כגון קולה, סודה או בירה. אנא לחץ כאן כדי לקבל מידע נוסף על בדיקת דליפת בקבוק.
Degassing קולי בקצרה
degassing קולי של נוזלים עובד טוב יותר בעת שימוש בהגדרה הבאה.
- החל אמפליטודות קוליות נמוכות עד בינוניות!
- השתמש בסונוטרודים עם שטח פנים גדול, למשל סונוטרודים פולטים רדיאלית!
- ספק לחץ נמוך או ואקום מעל פני השטח הנוזליים בזמן סוניקציה!
- מחממים את הנוזל, כדי להפחית את צמיגותו!
- השתמש במיכל רדוד להפרדת הגז במהלך או אחרי הסוניקציה!
- הימנעו מתסיסה סוערת כדי לאפשר לבועות הגז לעלות למעלה!
Degassing קולי ניתן להשתמש במצב אצווה או בתוך השורה. במקרה של פעולה מוטבעת, יש להתקין צינור עמידה לפריקת הגז ולהפעיל משאבת גז.
ספרות / מקורות
- 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.
- 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. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2, 2016. 21-30.
- Haghayeghi R.; Kapranos P. (2014): The effect of processing parameters on ultrasonic degassing efficiency. Materials Letter Volume 116, 1 February 2014. 399-401.
- Servant G.; Caltagirone J.P.; Gérard A.; Laborde J.L.; Hita A. (2000): Numerical simulation of cavitation bubble dynamics induced by ultrasound waves in a high frequency reactor. Ultrasonics Sonochemistry Volume 7, Issue 4, October 2000. 217-227.
Ultrasonic degassing setup
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה חדישה
- מהימנות & חוסן
- בקרת תהליך מתכווננת ומדויקת
- אצווה & מוטבעים
- עבור כל אמצעי אחסון
- תוכנה חכמה
- תכונות חכמות (לדוגמה, תכנות, פרוטוקול נתונים, שליטה מרחוק)
- קל ובטוח לתפעול
- תחזוקה נמוכה
- CIP (נקי במקום)
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.