Ultrasonic Degassing and Defoaming of Liquids
초음파를 사용하여 액체의 탈기 및 소포는 매우 효과적인 과정입니다. 초음파는 액체에서 작은 부유 가스 기포를 제거하고 용존 된 가스 수준을 자연 평형 수준 이하로 줄입니다.
액체의 탈기 및 소포는 다음 공정과 같은 여러 목적으로 필요합니다.
- 측정 오류를 피하기 위해 입자 크기 측정 전에 시료 준비
- 캐비테이션으로 인한 펌프 마모를 줄이기 위해 펌핑 전에 오일 및 윤활유 탈기
- 주스, 소스 또는 와인과 같은 액체 식품의 가스 제거로 미생물 성장을 줄이고 유통 기한을 늘립니다.
- 적용, 경화 또는 진공 주입 전에 폴리머 및 바니시의 가스 제거
액체를 초음파 처리 할 때 방사 표면에서 액체 매체로 전파되는 음파는 주파수에 따라 고압과 저압 사이클이 번갈아 가며 발생합니다. 저압 사이클 동안 초음파는 액체에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성할 수 있습니다. 많은 수의 작은 기포는 높은 총 기포 표면적을 생성합니다. 기포는 또한 액체에 잘 분포되어 있습니다. 용해된 가스는 넓은 표면적을 통해 이러한 진공 기포로 이동하여 기포의 크기를 증가시킵니다.
음파는 인접한 기포의 접촉과 합체를 지원하여 기포의 성장을 가속화합니다. 초음파 파는 또한 용기 표면에서 기포를 털어내는 데 도움이 되며 액체 표면 아래에 있는 더 작은 기포가 상승하여 갇힌 가스를 환경으로 방출하도록 합니다.
Hielscher 200 Watts 초음파 프로세서를 사용한 오일의 초음파 탈기.
시험해 보세요
액체의 탈기 및 소포 과정을 쉽게 볼 수 있습니다. 갓 부은 수돗물의 유리 비커에서 초음파는 작은 부유 기포가 합쳐지고 빠르게 위로 올라가도록 강제합니다. 아래 진행 이미지에서 이 효과를 볼 수 있습니다.
물의 초음파 탈기 (5 초)
교반 오일에는 많은 수의 부유 기포 또는 거품이 포함되어 있습니다. 특히 냉각수에서 이것이 문제입니다. 거기에서 가스 기포는 펌프나 노즐의 캐비테이션으로 인한 마모를 촉진합니다. 아래 진행 이미지는 초음파 소포 효과를 보여줍니다.
초음파 탈기 : 갇힌 가스 기포는 초음파기 UP400St를 사용하여 오일에서 제거됩니다.
초음파 처리는 맑고 오래된 물에서 작은 진공 기포를 생성합니다. 이 기포는 용해된 가스로 채워져 기포 속으로 이동합니다. 결과적으로 거품이 커지고 위로 움직입니다. 탈기 효과는 모든 반투명 액체에서 잘 볼 수 있습니다.
초음파는 액체 표면에 대한 작은 부유 기포의 상승을 개선하기 때문에 기포와 액체 사이의 접촉 시간도 줄입니다. 이러한 이유로 기포에서 액체로 가스가 재용해되는 것도 제한합니다. 이것은 오일 또는 수지와 같은 고점도 액체에 특히 중요합니다. 기포가 액체 표면으로 이동해야 하기 때문에 용기가 얕아서 표면까지의 시간이 더 짧으면 초음파 탈기가 더 잘 작동합니다.
눈에 보이는 효과를 넘어
육안 검사에 의한 탈기 효과의 측정은 정확도가 제한됩니다. 가스 함량 측정은 초음파 탈기 효율에 대해 보다 정확하게 알 수 있는 방법입니다.
유체에는 일정량의 용존 가스가 포함되어 있습니다. 가스의 농도는 온도, 주변 압력 또는 액체의 교반과 같은 요인에 따라 달라집니다. 일정한 조건에서 가스 농도는 평형에 가까워집니다. 초음파 탈기는 액체가 저압 기포와 교반에 노출되기 때문에 조건을 변경합니다. 따라서 초음파는 액체의 가스 농도를 평형 수준 이하로 낮춥니다.
초음파 처리가 중지되고 초기 조건이 다시 설정되면 액체가 밀폐 된 병과 같은 가스에 노출되지 않는 한 가스 농도가 천천히 초기 평형 수준에 다시 접근합니다. 가스가 액체에 재 용해되는 속도가 상당히 느리기 때문에 초음파 처리 후 저 가스 액체로 작업 할 수 있습니다. 아래 그래프는 이 효과를 보여줍니다.
물의 초음파 탈기의 그림
에멀션화 및 분산 전 탈기
초음파 탈기는 분산 및 에멀젼의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
문제점
종종 에멀젼 및 분산액에는 안정성을 높이기 위해 계면활성제가 포함되어 있습니다. 계면활성제는 액상에서 분산된 물질의 접촉 및 유착 또는 응집을 억제합니다. 이를 위해 계면 활성제는 각 입자 주위에 층을 형성합니다. 동일한 계면활성제는 또한 액상에 부유하는 가스 기포를 캡슐화할 수 있습니다. 이러한 안정화 된 기포는 매우 견고 할 수 있습니다. 안정화된 기포는 계면활성제를 소비하고, 에멀젼 또는 분산액의 품질을 저하시키며, 입자 크기를 측정할 때 불규칙한 판독값을 생성할 수 있습니다.
해결책: 초음파 탈기
안정화 된 가스 기포의 문제를 줄이기 위해 액체는 초음파 처리에 의해 가스를 제거해야합니다. 오일이나 분말과 같은 분산 단계를 추가하기 전에 생성 된 기포의 수가 줄어들 때까지 액체를 초음파 처리합니다. 다른 재료를 혼합할 때 젓는 동안 새로운 기포나 소용돌이를 생성하지 마십시오. 이것은 가스 함량을 빠르게 증가시킬 것입니다.
이산화탄소 배출
탈기의 효과는 콜라, 소다 또는 맥주와 같은 탄산 음료가 들어있는 캔 및 병의 누출 테스트에 사용됩니다. 병 누출 검사에 대한 자세한 정보를 얻으려면 여기를 클릭하십시오.
초음파 탈기 요약
액체의 초음파 탈기는 다음 설정을 사용할 때 더 잘 작동합니다.
- 낮거나 중간 정도의 초음파 진폭을 적용하십시오!
- 표면적이 넓은 소노트로드를 사용하십시오(예: 방사형으로 방출되는 소노트로드).
- 초음파 처리하는 동안 액체 표면 위에 낮은 압력 또는 진공을 제공하십시오!
- 점도를 줄이기 위해 액체를 가열하십시오!
- 초음파 처리 중 또는 초음파 처리 후에 가스 분리를 위해 얕은 용기를 사용하십시오!
- 가스 거품이 위로 올라갈 수 있도록 난기류 교반을 피하십시오!
초음파 탈기는 배치 모드 또는 인라인으로 사용할 수 있습니다. 인라인 작동의 경우 가스 배출을 위한 스탠드 파이프를 설치하고 가스 펌프를 적용해야 합니다.