초음파 처리로 에너지와 비용 절감
기존의 균질기, 유체역학적 믹서 및 교반 밀에서 초음파 캐비테이션 처리로 전환하면 비용이 절감되고 공정이 환경친화적으로 바뀝니다.
최근 에너지 가격이 지속적으로 상승함에 따라 에너지 소비는 다음과 같은 물질의 처리 비용에 직접적이고 상당한 영향을 미칩니다: 잉크, 코팅제 및 바이오디젤.
Hielscher 초음파 장치는 기존 기계식 시스템보다 에너지를 적게 사용하면서 더 우수한 처리 결과를 얻습니다. 따라서 로터–스테이터 믹서와 고압 균질기에서 초음파 처리로 전환하면 상당한 전력을 절약할 수 있습니다. 이는 수년에 걸쳐 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.
마찰열은 활용되지 못하는 에너지입니다
기존 시스템은 마찰열로 인해 에너지를 잃습니다. 고압 균질기용 고압 펌프뿐 아니라 고전단 블레이드 믹서와 교반 비드 밀도 처리 중인 액체에 강한 난류를 발생시킵니다. 이러한 난류는 액체 입자 사이뿐 아니라 액체와 장비의 교반 부품 사이에도 마찰을 일으킵니다. 이 마찰은 투입 에너지를 마찰열로 전환합니다. 투입 에너지 중 이 부분은 분산, 균질화 또는 분쇄 효과를 전혀 발생시키지 않으므로 손실됩니다.
이는 일반 전구와 형광등을 비교하는 것과 매우 유사합니다. 일반 전구는 에너지의 상당 부분을 열로 전환합니다. 따라서 동일한 수준의 빛을 내는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.
기존 혼합 시스템에서는 마찰열로 인해 처리 중 액체를 냉각하는 데 추가 에너지가 필요합니다.
Hielscher 초음파 장치는 전기를 캐비테이션으로 액체 내부에서 전환할 때 에너지 효율이 매우 높습니다.
액체 내부에서. 산업용 초음파 장치의 전원 플러그에서 액체까지의 전체 에너지 효율은 약 80–90%입니다
더 중요한 점은 캐비테이션 힘이 입자에 큰 응력을 가한다는 것입니다. 따라서 일반적으로 양호한 분산액이나 에멀젼을 얻거나 입자 크기를 더 작게 만드는 데 필요한 에너지가 더 적습니다. Hielscher 초음파 처리에서도 마찰열이 발생하지만, 그 비율은 표준 기계식 혼합보다 훨씬 낮습니다. 이처럼 낮은 비율 덕분에 동일한 수준의 분산 또는 균질화에 더 적은 에너지가 필요하여 효율이 더욱 향상되고, 그 결과 처리된 액체의 냉각에 필요한 에너지도 줄어듭니다.
예: 바이오디젤 처리
특히 바이오디젤과 같은 지속 가능한 대체 연료를 처리할 때는 에너지 소비와 에너지 절약이 매우 중요합니다. 이러한 “친환경” 연료를 제조하는 데 사용되는 전력은 해당 연료의 전체 에너지 및 CO2 수지에 직접적인 영향을 미칩니다.
오른쪽 차트(클릭하면 확대됩니다)는 초음파 캐비테이션, 고전단 혼합 및 유체역학적 캐비테이션을 비교하여 보여줍니다. Hielscher 초음파 장치를 사용하여 바이오디젤을 처리하는 데에는 약 1.4kWh/m³가 필요합니다. 유체역학적 자기 임펄스 캐비테이션을 사용하여 유사한 결과를 얻으려면 약 32.0kWh/m³가 필요합니다. 고전단 혼합에는 약 4.4kWh/m³가 필요합니다. 이는 동일한 처리량을 달성하는 데 유체역학적 임펄스 캐비테이션은 Hielscher 초음파 장치보다 약 23배 더 많은 에너지를, 고전단 혼합은 약 3배 더 많은 에너지를 필요로 한다는 뜻입니다.
이는 연간 전기 요금을 크게 높입니다. 전기 요금은 공정 기술에 투자할 때 반드시 평가해야 하는 주요 소유 비용 요소입니다.
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손쉬운 전환
Hielscher 초음파 장치는 소규모에서 공정 효율을 손쉽게 시험할 수 있습니다. 일반적으로 UIP1000hd (1kW)는 시간당 0.5L에서 1000L까지의 유량에 대한 공정 개발에 사용됩니다. 이 규모에서는 진폭, 압력 및 유량을 조절하여 처리 효율을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 해당 공정의 비에너지 소요량을 파악할 수 있습니다. Hielscher 초음파 장치는 선형 규모 확대가 가능하므로 모든 규모에서 비에너지 소요량이 일정하게 유지됩니다. 따라서 어떤 처리 용량에서든 필요한 장비 전력과 연간 전력 소비량을 알 수 있습니다.