A folyadékok rendkívül hatékony levegőztetése ultrahanggal

Míg a gáztalanítás vagy a gáztalanítás gyakran rendkívül időigényes folyamatlépés, az ultrahangos kezelés felgyorsíthatja a gázbuborékok összeolvadását és jelentősen emelkedését. Az ultrahangos gázkigázosítás szakaszos és inline beállításokban használható, és kombinálható a hagyományos gáztalanítási technikákkal is, mint például inert gázokkal, járókerék-gáztalanítókkal, fűtéssel vagy vákuummal történő spargálás a gázeltávolítás hatékonyságának és sebességének növelése érdekében.

Gáz eltávolítása folyadékokból

A légtelenítés, gáztalanítás és gáztalanítás kifejezések a szabad és oldott gázok, különösen a reaktív gázok, például az oxigén vagy a CO2 folyadékból történő eltávolítására utalnak. Az oxigén eltávolítása fontos a káros végtermék-változások megelőzése és a későbbi feldolgozás javítása érdekében. A gáztalanítás számos alkalmazás és iparág számára szükséges feldolgozási lépés. Az ipari gyártásban a gáztalanítás gyakori folyamatlépés a termék stabilitásának, minőségének és folyamatos termékszabványainak biztosítása érdekében. Az oxigén olyan tényező, amely különböző szinteken befolyásolja a termék minőségét és stabilitását.
Ezért a légtelenítés az élelmiszerben megállapított folyamatlépés & ital-, vegyi-, gyógyszer- és kozmetikai ipar. De a laboratóriumokban is gyakran gáztalanítást igényelnek az elemzés előtt (pl. HPLC, vizsgálatok, részecskemérések stb. előtt).
Gyakran előfordul, hogy pl. nagy nyírólapátos vagy forgó járókerék-keverőkkel végzett keverési eljárások gyakran szükségessé teszik a termék utólagos gáztalanítását, mivel ezek a keverési technikák általában nagy mennyiségű gázt juttatnak a termékbe. Az ilyen gáz- és levegőzárványok általában negatív hatással vannak a termékre, mivel avassá tehetik a zsírokat és olajokat, oxidációval, elszíneződéssel és a szag és íz nem kívánt megváltozásával ronthatják a termékeket. Mivel a gáztalanított termékek kémiailag stabilabbak és hosszabb eltarthatósági idővel rendelkeznek, a gáztalanítás alapvető feldolgozási lépés, amely megbízható technikát igényel.
 

Ultrahangos gáztalanítás: A csapdába esett gázbuborékokat eltávolítják az olajból az ultrahangos készülék használatával UP400St

Ultrahangos gáztalanítás és levegőztetés

Az ultrahangos gáztalanítás és légtelenítés rendkívül hatékony alternatívája a folyadékok hagyományos gáztalanítási módszereinek, amelyek magukban foglalják a forrást, a vákuum nyomásának csökkentését vagy inert gázokkal való spargálást. Ezek a hagyományos gáztalanítási módszerek gyakran hátrányokkal járnak, mint például a hődegradáció (fűtés miatt), az idő- és energiaigényes feldolgozás és/vagy az elégtelen gázeltávolítás. Az ultrahangos gáztalanítás az akusztikus kavitáció működési elvén alapul. Amikor a nagy teljesítményű ultrahanghullámokat folyadékba kapcsolják, a folyadékot nagynyomású és alacsony nyomású ciklusok során összenyomják és kiterjesztik. Az alacsony nyomású ciklusok során apró vákuumbuborékok (úgynevezett kavitációs buborékok) jönnek létre, amelyek több nyomásciklus alatt nőnek. A buboréknövekedési ciklusok során a folyadékban oldott gázok belépnek a vákuumbuborékba, így a vákuumbuborék növekvő gázbuborékokká alakul át. Ezenkívül a mikroturbulenciák és a folyadéksugarak intenzív agitációt és tömegátadást okoznak. Ezek az ultrahanggal generált körülmények gázbuborék-koaleszcenciát okoznak, ami a kis oldott gázbuborékok egyesülése nagyobb gázbuborékokkal, amelyek gyorsan felemelkednek a folyadék felületére, ahol ott hagyják el a folyadékot.
Az ultrahangos rezgés és kavitáció által okozott hőmérsékletváltozások nagyon kis helyi helyekre korlátozódnak, és a teljes térfogat hőmérséklet-emelkedése elhanyagolható, mivel nem zavarja a termék minőségét.
 

Az oldott oxigén csökkenése idővel az ultrahangos frekvencia 24 kHz segítségével az ultrahangos UP400ST 100%, 80%, 60%, 40% és 20% amplitúdókkal.
Tanulmány: ©Rognerud et al., 2020.

 
A folyadék vagy szuszpenzió térfogatától, viszkozitásától és gázzárványaitól függően az ultrahangos légtelenítés kötegelt vagy inline folyamatként futtatható. A nagy teljesítményű ultrahangos szonda akusztikus kavitációt bocsát ki a folyadékba, így a folyadék hatékonyan gáztalanítható.
Az ultrahangos gáztalanítás a már meglévő gáztalanító rendszerek, például fűtés, vákuum vagy sparging javítására is megvalósítható.
Az ultrahangos gáztalanítást és habzást ipari méretekben használják az oldott gázok eltávolítására vízből, olajokból, élelmiszerekből és italokból, kémiai oldatokból, hidraulikus folyadékokból, hűtőfolyadékokból, fúrófolyadékokból, nyersolajból, emulziókból, festékekből, tintákból, ragasztókból, lakkokból, bevonatokból, epoxikból, samponokból, mosószerekből és sok más termékből.
 

Ultrahangos gáztalanítás áramlási cella beállítással. Ez a kísérlet egy kisléptékű vízhurok prototípusa volt, amelynek térfogata 0,8 gallon, inert gázárama 0,2 sfcm / perc, intenzitása pedig 275 W / cm2. Ez az oxigén eltávolítási idő körülbelül 70% -os csökkenését mutatja.
Tanulmány és kép: Rubio et al. 2016

Ultrahangos gáztalanítás inline beállításban az ultrahangos készülékkel UIP1000hdt áramlási cellával.

Ultrahanggal továbbfejlesztett Sparging

A folyadékok inert gázzal történő szétkapcsolása (más néven inert gáztisztítás) gyakori kezelés a nem kívánt gázok, például az oxigén és a szén-dioxid eltávolítására a folyadékból. A spargálási alkalmazásokhoz általában nitrogént, argont, héliumot és más inert gázokat használnak. A nagy tisztaságú (jellemzően inert) gázzal készített oldat buborékolása kivonhatja a nem kívánt, jellemzően reaktív oldott gázokat, például az oxigént és a szén-dioxidot. A sparging folyamat a tömeges átvitelre támaszkodik, és maga is meglehetősen lassú eljárás. Elrendelem, hogy inert gázokkal fokozzam a spargingot, a folyékony gázoldatot gyakran erőteljesen keverjük és hosszú ideig buborékoljuk. Az ultrahangos kezelés egy gáztalanítás-fokozó technika, amely javítja a tömegátadást és ezáltal a sparging jelentősen. Amikor a nagy teljesítményű ultrahanghullámokat folyadékokba vagy szuszpenziókba kapcsolják, kavitációs buborékok keletkeznek. Ezek a kavitációs buborékok a nagyobb tisztítógázbuborékokat kis buborékokra bontják, és egyenletesen eloszlatják a buborékokat, ami gyorsabb és tisztább gáztalanító hatást eredményez. Az ultrahangos kezelés által létrehozott intenzív keverés és turbulenciák elősegítik a gáz-folyadék tömegátadását, és ezáltal a nem kívánt gázok gyors eltávolítását.
Annak érdekében, hogy felgyorsítsa és hatékonyabbá tegye a sparging eljárást, nagy teljesítményű ultrahangot használnak szonomechanikusan javítja a gáz és folyadék közötti tömegátadási teljesítményt. Az akusztikus kavitáció által generált szonomechanikai hatások közé tartoznak a helyi nyomás- és hőmérsékletkülönbségek, mikroturbulenciák és izgatottság. Ezek az erők javítják a gáztalanítási teljesítményt azáltal, hogy hozzájárulnak a diffúziós tömegátadás növekedéséhez a buborék felbomlása, diszperziója és az azt követő határfelületi terület növekedése miatt, ami végül a csapdába esett gázok gyors eltávolítását eredményezi a folyadékból.
A kívánt gázkigázosodási hatások eléréséhez nagy teljesítményű ultrahangos kezelésre van szükség. Ha egy folyadékot inert gázzal takarítanak meg kétfázisú áramlásban, finomított diffúzióra van szükség az oldott gázok tömegátadási és eltávolítási sebességének növelése érdekében. A rektifikált diffúzió alkalmazása nehéz lehet, mert a csapdába esett és oldott gázbuborékok hajlamosak elkerülni az ultrahangos kavitációs mezőbe való belépést alacsonyabb intenzitással. Emelt intenzitás esetén (300 W/cm-nél magasabb)² kb. 20 kHz) gázbuborékok már nem kerülik el a kavitációs zónát, és a szonomechanikai erők felbontják őket. (vö. Jagannathan et al. 2011)

Nagy teljesítményű ultrahangos gáztalanító rendszerek

Hielscher Ultrasonics hosszú távú tapasztalatok gyártója nagy teljesítményű ultrahangos berendezések, amelyeket világszerte használnak laboratóriumokban és ipari termelésben. A folyadékok és szuszpenziók gáztalanítása igényes alkalmazás, amely nagy teljesítményű ultrahangos szondákat igényel, amelyek a megállapított amplitúdókat folyadékokba kapcsolhatják a csapdába esett gázbuborék és légzsebek eltávolításához. Minden Hielscher ultrahangos készüléket úgy terveztek és gyártottak, hogy teljes terhelés alatt 24/7 működjenek. Ultrahangos processzorok állnak rendelkezésre kompakt 50 wattos laboratóriumi ultrahangos készülékek 16,000watt erős inline ultrahangos rendszerek. A nyomásfokozó szarvak, a sonotrodes és az áramlási cellák széles választéka lehetővé teszi az ultrahangos gáztalanító rendszer egyedi beállítását a folyadék, a viszkozitás és a gázzárványok megfelelően.
A folyékony fémek légtelenítéséhez és kigázosításához pontosan beállított és karbantartott amplitúdók szükségesek. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos szondákat gyárt, amelyek nagyon folyamatoptimalizált amplitúdókra és hőmérsékletekre vannak megadva. Ha a gáztalanító alkalmazás szokatlan specifikációkat igényel, testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.

Batch és Inline

A gáztalanításhoz használt Hielscher ultrahangos szondák kötegelt és folyamatos inline gáztalanításra és légtelenítésre használhatók. A térfogattól, viszkozitástól és csapdába esett gázoktól függően javasoljuk a legmegfelelőbb ultrahangos gázkigázosítási beállítást.

Ultrahangos szondák bármilyen térfogat gáztalanításához

A Hielscher Ultrasonics termékcsalád lefedi az ultrahangos processzorok teljes spektrumát a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől a padon és a kísérleti rendszereken keresztül a teljesen ipari ultrahangos processzorokig, amelyek képesek óránként feldolgozni a teherautókat. A teljes termékválaszték lehetővé teszi számunkra, hogy a legmegfelelőbb ultrahangos gáztalanító berendezést kínáljuk Önnek a folyadékhoz, a folyamatkapacitáshoz és a termelési célokhoz.

Pontosan szabályozható amplitúdók az optimális eredmények érdekében

Minden Hielscher ultrahangos gáztalanító rendszer pontosan szabályozható és ezáltal megbízható munka lovak. Az amplitúdó az egyik legfontosabb folyamatparaméter, amely befolyásolja a szonomechanikusan indukált gáztalanítás hatékonyságát és eredményességét. Minden Hielscher Ultrasonics’ A processzorok lehetővé teszik az amplitúdó pontos beállítását. A sonotrodes és a booster szarvak olyan tartozékok, amelyek lehetővé teszik az amplitúdó még szélesebb tartományban történő módosítását. A Hielscher ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat tudnak szállítani, és biztosítják a szükséges ultrahangos intenzitást igényes alkalmazásokhoz. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben.
A pontos amplitúdóbeállítások és az ultrahangos folyamatparaméterek állandó ellenőrzése intelligens szoftveren keresztül lehetőséget ad az ultrahangos folyamatparaméterek beállítására a leghatékonyabb ultrahangos gáztalanítás érdekében. Optimális szonikálás a rendkívül hatékony gázeltávolításhoz!
A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben. Ez teszi a Hielscher ultrahangos berendezését megbízható munkaeszközré, amely megfelel a légtelenítési folyamat követelményeinek.

Legmagasabb minőség – Németországban tervezték és gyártották

Családi tulajdonban lévő és családi vállalkozásként a Hielscher az ultrahangos processzorok legmagasabb minőségi előírásait helyezi előtérbe. Minden ultrahangos készüléket terveztek, gyártottak és alaposan teszteltek székhelyünkön, Teltow-ban, Berlin közelében, Németországban. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága és megbízhatósága teszi azt a munka lóvá a termelésben. 24/7 működés teljes terhelés alatt és igényes környezetben a Hielscher nagy teljesítményű gáztalanítóinak természetes jellemzője.