Հեղուկների ուլտրաձայնային գազազերծում և փրփրազերծում
Ուլտրաձայնային միջոցով հեղուկների գազազերծումը և փրփրազերծումը շատ արդյունավետ գործընթաց է: Ultrasonication-ը հեղուկից հեռացնում է փոքր կախովի գազային փուչիկները և նվազեցնում է լուծված գազի մակարդակը բնական հավասարակշռության մակարդակից ցածր:
Հեղուկների գազազերծումը և փրփրազերծումը պահանջվում է բազմաթիվ նպատակներով, ինչպիսիք են հետևյալ գործընթացները.
- նմուշի պատրաստում մասնիկների չափի չափումից առաջ՝ չափման սխալներից խուսափելու համար
- նավթի և քսանյութի գազազերծում մինչև պոմպը մղելը նվազեցնելու համար պոմպի մաշվածությունը կավիտացիայի պատճառով
- հեղուկ մթերքների, օրինակ՝ հյութի, սոուսի կամ գինու գազազերծում մանրէների աճը նվազեցնելու և պահպանման ժամկետը մեծացնելու համար
- պոլիմերների և լաքերի գազազերծում, նախքան քսելը, ամրացումը կամ վակուումային ներարկումը
Հեղուկներ հնչյունավորելիս ձայնային ալիքները, որոնք տարածվում են ճառագայթող մակերևույթից հեղուկ միջավայրի մեջ, հանգեցնում են բարձր ճնշման և ցածր ճնշման փոփոխվող ցիկլերի, որոնց արագությունը կախված է հաճախականությունից: Ցածր ճնշման ցիկլի ընթացքում ուլտրաձայնային ալիքները կարող են հեղուկի մեջ ստեղծել փոքր վակուումային փուչիկներ կամ դատարկություններ: Փոքր փուչիկների մեծ քանակությունը առաջացնում է պղպջակների մակերեսի բարձր ընդհանուր մակերես: Պղպջակները նույնպես լավ են բաշխված հեղուկի մեջ։ Լուծված գազը գաղթում է այս վակուումային փուչիկների մեջ մեծ մակերեսի միջոցով և մեծացնում է փուչիկների չափը:
Ակուստիկ ալիքները նպաստում են հարակից փուչիկների հպմանը և միաձուլմանը, ինչը հանգեցնում է փուչիկների արագ աճի: Ձայնային ալիքները նաև կօգնեն թափահարել անոթների մակերևույթից փուչիկները և կստիպի հեղուկի մակերևույթից ներքև գտնվող փոքր փուչիկներին բարձրանալ միջով և բաց թողնել արգելափակված գազը դեպի շրջակա միջավայր:
Յուղի ուլտրաձայնային գազազերծում Hielscher 200 Watts ուլտրաձայնային պրոցեսորի միջոցով:
Դրեք այն թեստի
Հեղուկների գազազերծման և փրփրազերծման գործընթացը կարելի է հեշտությամբ տեսանելի դարձնել: Թարմ թափված ծորակի ջրի ապակե բաժակի մեջ ուլտրաձայնային ազդեցությունը կստիպի փոքր կախովի փուչիկներին միաձուլվել և արագ շարժվել դեպի վեր: Այս էֆեկտը կարող եք տեսնել ստորև ներկայացված առաջընթացի պատկերում:
Ջրի ուլտրաձայնային գազազերծում (5 վայրկյան)
Խառնված յուղը պարունակում է մեծ քանակությամբ կասեցված փուչիկներ կամ փրփուրներ: Մասնավորապես հովացուցիչ նյութերում սա խնդիր է: Այնտեղ գազի փուչիկները նպաստում են պոմպերի կամ վարդակների կավիտացիայի պատճառով մաշվածությանը: Ստորև բերված առաջընթացի պատկերը ցույց է տալիս ուլտրաձայնային փրփրազերծման էֆեկտը:
Ուլտրաձայնային գազազերծում. թակարդված գազի պղպջակները հանվում են նավթից UP400St ուլտրաձայնային սարքի միջոցով
Sonication-ը կառաջացնի փոքր վակուումային փուչիկներ մաքուր, հնացած ջրի մեջ: Այս փուչիկները լցվում են լուծված գազով, որը տեղափոխվում է փուչիկների մեջ: Հետևաբար, փուչիկները աճում և շարժվում են դեպի վեր: Գազազերծող ազդեցությունը լավ տեսանելի է ցանկացած կիսաթափանցիկ հեղուկում:
Քանի որ ուլտրաձայնը բարելավում է փոքր կախովի փուչիկների բարձրացումը հեղուկի մակերեսին, այն նաև նվազեցնում է պղպջակի և հեղուկի միջև շփման ժամանակը: Այդ իսկ պատճառով, այն նաև սահմանափակում է գազի վերակազմակերպումը պղպջակից դեպի հեղուկ: Սա առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում ավելի բարձր մածուցիկությամբ հեղուկների համար, ինչպիսիք են յուղերը կամ խեժերը: Քանի որ փուչիկները պետք է տեղափոխվեն հեղուկ մակերես, ուլտրաձայնային գազազերծումն ավելի լավ է աշխատում, եթե բեռնարկղը մակերեսային է, որպեսզի մակերեսին հասնելու ժամանակը ավելի կարճ լինի:
Տեսանելի էֆեկտներից այն կողմ
Տեսողական զննումով գազազերծման էֆեկտների չափումը սահմանափակ է ճշգրտությամբ: Գազի պարունակության չափումները ուլտրաձայնային գազազերծման արդյունավետության մասին պատմելու ավելի ճշգրիտ միջոց են:
Հեղուկները պարունակում են որոշակի քանակությամբ լուծված գազ։ Գազի կոնցենտրացիան կախված է այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, շրջակա միջավայրի ճնշումը կամ հեղուկի ակտիվացումը: Մշտական պայմաններում գազի կոնցենտրացիան կմոտենա հավասարակշռության: Ուլտրաձայնային գազազերծումը կփոխի պայմանները, քանի որ հեղուկը ենթարկվում է ցածր ճնշման փուչիկների և գրգռման: Հետևաբար, ուլտրաձայնային գործողությունը կնվազեցնի գազի կոնցենտրացիան հեղուկում մինչև հավասարակշռության մակարդակից ցածր:
Երբ ձայնային արտանետումը դադարում է և նախնական պայմանները վերականգնվում են, գազի կոնցենտրացիան կամաց-կամաց նորից կմոտենա սկզբնական հավասարակշռության մակարդակին, եթե հեղուկը չի ենթարկվում որևէ գազի, օրինակ՝ փակ շշի մեջ: Քանի որ հեղուկի մեջ գազի նորից լուծարումը բավականին դանդաղ է ընթանում, հնարավոր է աշխատել ցածր գազով հեղուկի հետ ձայնային լուծույթից հետո: Ստորև բերված գրաֆիկը ցույց է տալիս այս ազդեցությունը:
Ջրի ուլտրաձայնային գազազերծման նկարազարդում
Գազազերծում էմուլսացումից և ցրումից առաջ
Ուլտրաձայնային գազազերծումը կարող է բարելավել դիսպերսիաների և էմուլսիաների որակը:
Խնդիրը
Հաճախ էմուլսիաները և դիսպերսիաները պարունակում են մակերևութային ակտիվ նյութեր՝ դրանց կայունությունը բարձրացնելու համար: Մակերեւութային ակտիվ նյութերը կխանգարեն հեղուկ փուլում ցրված նյութի շփումը և միաձուլումը կամ ագլոմերացումը: Դրա համար մակերեսային ակտիվ նյութերը յուրաքանչյուր մասնիկի շուրջ շերտ կկազմեն: Նույն մակերևութային ակտիվ նյութերը կարող են նաև պարուրել գազի փուչիկները, որոնք կասեցված են հեղուկ փուլում: Նման կայունացված փուչիկները կարող են շատ ամուր լինել: Կայունացված փուչիկները սպառում են մակերևութային ակտիվ նյութ, նվազեցնում է էմուլսիայի կամ ցրման որակը և կարող են առաջացնել անկանոն ընթերցումներ՝ մասնիկների չափը չափելիս:
Լուծում՝ ուլտրաձայնային գազազերծում
Կայունացված գազի պղպջակների խնդիրը նվազեցնելու համար հեղուկները պետք է գազազերծվեն արտազատման միջոցով: Նախքան ցրված փուլը, օրինակ՝ յուղը կամ փոշին ավելացնելը, հեղուկը արտահոսեք, մինչև առաջացած փուչիկների թիվը նվազի: Այլ նյութերի մեջ խառնելիս խուսափեք խառնելիս նոր պղպջակներ կամ հորձանուտ առաջացնել: Սա արագ կբարձրացնի գազի պարունակությունը:
Water-based drilling mud before and after ultrasonic degassing with the sonicator UIP1000hd
Ուսումնասիրությունը և նկարը Amani et al. 2016թ
Ածխածնի երկօքսիդի դուրս մղում
Գազազերծման ազդեցությունն օգտագործվում է տարաների և գազավորված ըմպելիքներ պարունակող շշերի արտահոսքի փորձարկման ժամանակ, ինչպիսիք են կոլան, սոդան կամ գարեջուրը: Խնդրում ենք սեղմել այստեղ՝ շշերի արտահոսքի փորձարկման մասին լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար:
Ուլտրաձայնային գազազերծում համառոտ
Հեղուկների ուլտրաձայնային գազազերծումն ավելի լավ է աշխատում, երբ օգտագործվում է հետևյալ կարգավորումը.
- Կիրառեք ցածր և չափավոր ուլտրաձայնային ամպլիտուդներ:
- Օգտագործեք sonotrodes մեծ մակերեսով, օրինակ, ճառագայթային արտանետվող sonotrodes!
- Ապահովեք ցածր ճնշում կամ վակուում հեղուկի մակերեսի վերևում, երբ հնչում է:
- Հեղուկը տաքացրեք՝ նրա մածուցիկությունը նվազեցնելու համար:
- Օգտագործեք մակերեսային տարա գազի տարանջատման համար sononication-ի ընթացքում կամ դրանից հետո:
- Խուսափեք բուռն իրարանցումից, որպեսզի գազի փուչիկները բարձրանան:
Ուլտրաձայնային գազազերծումը կարող է օգտագործվել խմբաքանակի ռեժիմում կամ ներդիրում: Ներքին աշխատանքի դեպքում պետք է տեղադրվի գազի արտանետման համար նախատեսված կանգառ խողովակ և կիրառվի գազի պոմպ:
Գրականություն / Հղումներ
- 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
- բարձր արդյունավետություն
- գերժամանակակից տեխնոլոգիա
- հուսալիություն & ամրություն
- կարգավորելի, ճշգրիտ գործընթացի վերահսկում
- խմբաքանակ & ներդիր
- ցանկացած ծավալի համար
- խելացի ծրագրակազմ
- խելացի գործառույթներ (օրինակ՝ ծրագրավորվող, տվյալների արձանագրություն, հեռակառավարում)
- հեշտ և անվտանգ գործելու համար
- ցածր սպասարկում
- CIP (մաքուր տեղում)
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.