სითხეების ულტრაბგერითი დეგაზირება და ქაფის მოცილება

სითხეების ულტრაბგერითი დეგაზირება და ქაფის მოცილება ძალიან ეფექტური პროცესია. ულტრაბგერითი დამუშავება აშორებს სითხიდან მცირე შეწონილ აირის ბუშტუკებს და ამცირებს გახსნილი აირის დონეს ბუნებრივი წონასწორული დონის ქვემოთ.

სითხეების დეგაზირება და ქაფის მოცილება საჭიროა მრავალი მიზნისთვის, მაგალითად, შემდეგი პროცესებისთვის:

• ნიმუშის მომზადება ნაწილაკების ზომის გაზომვამდე, გაზომვის შეცდომების თავიდან ასაცილებლად
• ზეთისა და საპოხი მასალების დეგაზირება გადატუმბვამდე, კავიტაციით გამოწვეული ტუმბოს ცვეთის შესამცირებლად
• თხევადი საკვები პროდუქტების, მაგ. წვენის, სოუსის ან ღვინის დეგაზირება მიკროორგანიზმების ზრდის შესამცირებლად და შენახვის ვადის გასაზრდელად
• პოლიმერებისა და ლაქების დეგაზირება გამოყენებამდე, გამაგრებამდე ან ვაკუუმურ ინფუზიამდე

სითხეების ულტრაბგერითი დამუშავებისას გამომსხივებელი ზედაპირიდან სითხეში გავრცელებული ბგერითი ტალღები იწვევს მაღალი და დაბალი წნევის ციკლების მონაცვლეობას, რომლის სისწრაფეც ულტრაბგერის სიხშირეზეა დამოკიდებული. დაბალი წნევის ციკლის დროს ულტრაბგერითმა ტალღებმა შეიძლება შექმნას მცირე ვაკუუმური ბუშტუკები ან ღრუები სითხეში. მცირე ბუშტუკების დიდი რაოდენობა ქმნის ბუშტუკების ზედაპირის დიდ ჯამურ ფართობს. ბუშტუკები ასევე კარგად არის განაწილებული სითხეში. გახსნილი აირი ამ დიდი ზედაპირის გავლით გადადის ვაკუუმურ ბუშტუკებში და ზრდის მათ ზომას.
აკუსტიკური ტალღები ხელს უწყობენ მეზობელი ბუშტუკების შეხებასა და შეერთებას, რაც იწვევს ბუშტუკების ზრდის გაჩქარებას. ულტრაბგერითი დამუშავების ტალღები ასევე დაეხმარება ბუშტუკების მოცილებას ჭურჭლის ზედაპირებიდან და აიძულებს სითხის ზედაპირის ქვემოთ მდებარე მცირე ბუშტუკებს, აიწიონ და გაათავისუფლონ შეკავებული აირი გარემოში.

გამოცადეთ ეს

სითხეების დეგაზირებისა და ქაფის მოცილების პროცესის თვალსაჩინოდ ჩვენება მარტივია. მინის ჭიქაში ახლად ჩასხმულ ონკანის წყალში ულტრაბგერითი დამუშავება იწვევს მცირე შეწონილი ბუშტუკების შეერთებასა და სწრაფად ამოსვლას. ეს ეფექტი შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ მოცემულ პროცესის ამსახველ სურათში.

წყლის ულტრაბგერითი დეგაზირება (5 წამი)

მორეული ზეთი შეიცავს დიდი რაოდენობით შეწონილ ბუშტუკებს ან ქაფს. ეს განსაკუთრებით პრობლემურია გამაგრილებელ სითხეებში. ასეთ სითხეებში აირის ბუშტუკები აძლიერებს კავიტაციით გამოწვეულ ცვეთას ტუმბოებში ან საქშენებში. ქვემოთ მოცემული პროცესის ამსახველი სურათი აჩვენებს ქაფის ულტრაბგერითი მოცილების ეფექტს.

ულტრაბგერითი დეგაზირება: შეკავებული აირის ბუშტუკები ზეთიდან მოცილდება UP400St ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატის გამოყენებით

ულტრაბგერითი დამუშავება შექმნის მცირე ვაკუუმურ ბუშტუკებს გამჭვირვალე, ნადგომ წყალში. ეს ბუშტუკები ივსება გახსნილი აირით, რომელიც მათში გადადის. შესაბამისად, ბუშტუკები იზრდება და ზემოთ ამოდის. დეგაზირების ეფექტი კარგად არის შესამჩნევი ნებისმიერ ნახევრად გამჭვირვალე სითხეში.
რადგან ულტრაბგერა ხელს უწყობს მცირე შეწონილი ბუშტუკების ამოსვლას სითხის ზედაპირზე, ის ასევე ამცირებს ბუშტუკსა და სითხეს შორის კონტაქტის დროს. ამ მიზეზით, ის ასევე ზღუდავს აირის ხელახლა გახსნას ბუშტუკიდან სითხეში. ეს განსაკუთრებით საინტერესოა მაღალი სიბლანტის სითხეებისთვის, როგორიცაა ზეთები ან ფისები. რადგან ბუშტუკები სითხის ზედაპირამდე უნდა ამოვიდეს, ულტრაბგერითი დეგაზირება უკეთ მუშაობს მცირე სიღრმის ჭურჭელში, სადაც ზედაპირამდე ამოსასვლელად ნაკლები დროა საჭირო.

ხილული ეფექტების მიღმა

დეგაზაციის ეფექტების ვიზუალურად შეფასების სიზუსტე შეზღუდულია. აირის შემცველობის გაზომვა ულტრაბგერითი დეგაზაციის ეფექტურობის შეფასების უფრო ზუსტი გზაა.

სითხეები შეიცავს გარკვეული რაოდენობის გახსნილ აირს. აირის კონცენტრაცია დამოკიდებულია ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა ტემპერატურა, გარემოს წნევა ან სითხის მორევა. მუდმივ პირობებში აირის კონცენტრაცია წონასწორულ დონეს უახლოვდება. ულტრაბგერითი დეგაზაცია შეცვლის პირობებს, რადგან სითხე დაბალი წნევის ბუშტუკებისა და მორევის ზემოქმედებას ექვემდებარება. ამიტომ ულტრაბგერითი დამუშავება სითხეში აირის კონცენტრაციას წონასწორულ დონეზე დაბლა შეამცირებს.
როდესაც ულტრაბგერითი დამუშავება წყდება და საწყისი პირობები აღდგება, აირის კონცენტრაცია კვლავ ნელა უახლოვდება საწყის წონასწორულ დონეს, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც სითხეს აირთან შეხება არ აქვს, მაგ. დახურულ ბოთლში. რადგან აირის ხელახლა გახსნა სითხეში საკმაოდ ნელა მიმდინარეობს, ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ შესაძლებელია აირის დაბალი შემცველობის მქონე სითხით მუშაობა. ქვემოთ მოცემული გრაფიკი ამ ეფექტს ასახავს.

წყლის ულტრაბგერითი დეგაზაციის ილუსტრაცია

დეგაზაცია ემულსიფიკაციისა და დისპერგაციის წინ

ულტრაბგერითმა დეგაზაციამ შეიძლება გააუმჯობესოს დისპერსიებისა და ემულსიების ხარისხი.

პრობლემა

ხშირად ემულსიები და დისპერსიები შეიცავს ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს (სურფაქტანტებს) მათი სტაბილურობის გასაზრდელად. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები აფერხებს დისპერგირებული მასალის კონტაქტსა და კოალესცენციას ან აგლომერაციას თხევად ფაზაში. ამისთვის ისინი თითოეული ნაწილაკის გარშემო ფენას წარმოქმნის. იმავე ნივთიერებებმა შეიძლება გარს შემოაკრას თხევად ფაზაში შეწონილ აირის ბუშტუკებსაც. ასეთი სტაბილიზებული ბუშტუკები შეიძლება ძალიან მდგრადი იყოს. სტაბილიზებული ბუშტუკები მოიხმარს ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას, ამცირებს ემულსიის ან დისპერსიის ხარისხს და შეიძლება გამოიწვიოს არასტაბილური ჩვენებები ნაწილაკების ზომის გაზომვისას.

გადაწყვეტა: ულტრაბგერითი დეგაზაცია

სტაბილიზებული აირის ბუშტუკების პრობლემის შესამცირებლად სითხეები ულტრაბგერითი დამუშავებით უნდა დეგაზირდეს. დისპერსიული ფაზის, როგორიცაა ზეთი ან ფხვნილი, დამატებამდე სითხე ულტრაბგერით დაამუშავეთ მანამ, სანამ წარმოქმნილი ბუშტუკების რაოდენობა არ შემცირდება. სხვა მასალების შერევისას თავი აარიდეთ მორევის დროს ახალი ბუშტუკების ან მორევის ძაბრის წარმოქმნას. ეს სწრაფად გაზრდის აირის შემცველობას.

წყლის საფუძველზე დამზადებული საბურღი ხსნარი ულტრაბგერით დეგაზაციამდე და მის შემდეგ ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატით UIP1000hd
კვლევა და ფოტო: Amani et al. 2016

ნახშირორჟანგის გამოძევება

დეგაზაციის ეფექტი გამოიყენება გაზიანი სასმელების, როგორიცაა კოლა, სოდა ან ლუდი, შემცველი ქილებისა და ბოთლების ჰერმეტულობის შესამოწმებლად. გთხოვთ, დააჭირეთ აქ ბოთლის გაჟონვის ტესტირების შესახებ მეტი ინფორმაციის მისაღებად.

ულტრაბგერითი დეგაზაცია მოკლედ

სითხეების ულტრაბგერითი დეგაზაცია უკეთ მუშაობს შემდეგი კონფიგურაციის გამოყენებისას.

• გამოიყენეთ დაბალი ან ზომიერი ულტრაბგერითი ამპლიტუდები!
• გამოიყენეთ სონოტროდები დიდი ზედაპირის ფართობით, მაგ. რადიალურად გამომსხივებელი სონოტროდები!
• უზრუნველყავით დაბალი წნევა ან ვაკუუმი სითხის ზედაპირის ზემოთ ულტრაბგერითი დამუშავების დროს!
• გაათბეთ სითხე, მისი სიბლანტის შესამცირებლად!
• გამოიყენეთ მცირე სიღრმის ჭურჭელი აირის გამოსაყოფად ულტრაბგერითი დამუშავების დროს ან მის შემდეგ!
• თავი აარიდეთ ტურბულენტურ მორევას, რათა აირის ბუშტუკებს ზემოთ ამოსვლის საშუალება მიეცეს!

ულტრაბგერითი დეგაზაცია შეიძლება გამოიყენებოდეს პერიოდულ ან გამდინარე რეჟიმში. გამდინარე რეჟიმში მუშაობის შემთხვევაში უნდა დამონტაჟდეს აირის გამოსაყვანი ვერტიკალური მილი და გამოყენებულ იქნეს აირის ტუმბო.

ლიტერატურა / რეფერენსები

• 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.