부동액 및 냉각액의 초음파 탈기
초음파 탈기는 냉각액과 부동액에서 용존 가스를 제거하는 데 매우 효과적이고 효율적인 방법입니다. 산업 현장에서 특히 프로브형 초음파 처리기를 사용하여 이 방법을 적용하면 이러한 핵심 유체가 최적의 성능을 발휘하여, 보호 대상으로 설계된 장비와 시스템을 안전하게 보호할 수 있습니다. 산업계가 냉각 시스템에 더 높은 성능과 신뢰성을 지속적으로 요구함에 따라, 초음파 탈기는 이러한 시스템의 수명과 효율을 보장하는 데 필수적인 공정으로 계속 자리할 것입니다.
초음파 탈기 및 탈공기의 장점
냉각액의 초음파 탈기 및 탈공기는 기존 방법에 비해 여러 장점을 제공하므로 산업 분야에 매우 효과적으로 적용할 수 있습니다.
초음파 탈기 및 탈공기의 장점
- 신속한 공정: 초음파 탈기는 기존 방법보다 빠르며, 냉각액에서 용존 가스를 신속하게 제거합니다.
- 효율적인 가스 제거: 초음파가 발생시키는 캐비테이션 효과는 산소를 포함한 가스를 철저히 제거하여 기포가 없고 균질한 냉각액을 얻을 수 있게 합니다.
- 열 성능 향상: 초음파 탈기는 기포를 제거하여 냉각액의 열전도율과 전반적인 냉각 효율을 높입니다.
- 에너지 효율: 이 공정은 에너지 효율이 높아, 다른 탈기 방법에서 일반적으로 사용하는 가열 또는 진공 시스템의 필요성을 줄입니다.
- 인라인 통합: 초음파 탈기는 연속 인라인 공정에 쉽게 통합할 수 있어 대량의 냉각액을 실시간으로 처리할 수 있습니다.
- 시스템 보호 강화: 효과적인 가스 제거는 캐비테이션과 부식 같은 문제를 방지하여 냉각 시스템의 수명과 신뢰성을 높입니다.
프로브형 초음파 처리기 UIP1000hdT를 이용한 액체의 탈기 및 탈공기
초음파가 강력한 캐비테이션을 발생시켜 냉각액에서 산소를 포함한 용존 가스를 신속하게 제거하므로, 이 공정은 훨씬 빠르고 효율적입니다. 이를 통해 더욱 철저한 탈기가 이루어지며, 냉각액이 균질하게 유지되고 캐비테이션, 부식 및 열 성능 저하를 일으킬 수 있는 기포가 없는 상태를 유지할 수 있습니다. 또한 초음파 탈기는 에너지 효율이 높고 연속 인라인 공정에 쉽게 통합할 수 있어, 가열 또는 진공 시스템 없이도 대량의 냉각액을 실시간으로 처리할 수 있습니다. 그 결과 냉각 효율이 향상되고 시스템 구성 요소의 보호가 강화되며, 냉각 시스템의 전반적인 신뢰성과 수명이 개선됩니다.
탈기가 필요한 이유는 무엇인가요?
탈기는 다양한 산업 분야에서 중요한 공정이며, 특히 부동액과 냉각액처럼 고성능 환경이나 민감한 환경에서 사용되는 액체를 다룰 때 중요합니다. 이러한 액체에는 산소와 질소 같은 용존 가스가 포함되어 있는 경우가 많으며, 이는 여러 운전상의 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 가스가 존재하면 캐비테이션이 발생하고 열전도율이 낮아지며 냉각 시스템 내부에 부식이 생길 수 있습니다. 특히 캐비테이션은 금속 구성 요소에 공식과 침식을 일으켜 수명과 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있습니다. 또한 기포는 액체의 흐름을 방해하여 냉각 회로의 효율을 저하시키고 막힘을 유발할 수 있습니다. 따라서 냉각액이나 부동액이 최적의 성능을 발휘하고, 시스템 효율을 유지하며, 접촉하는 구성 요소의 수명을 연장하려면 탈기가 필요합니다.
초음파 탈기: 초음파는 액체에 갇힌 기포를 제거합니다
초음파 유통형 반응기에서 초음파를 이용한 유체의 탈공기. 초음파는 유체에서 원치 않는 가스와 공기를 제거하는 작용을 효과적으로 강화하고 가속합니다.
냉각액의 탈기와 산업적 중요성
산업 현장에서는 냉각수와 부동액의 품질과 신뢰성이 무엇보다 중요합니다. 이러한 액체는 자동차, 항공우주, 전자 및 중장비 산업에서 널리 사용되며, 최적의 작동 온도를 유지하고 과열을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다. 앞서 언급한 문제를 방지하려면 이러한 유체에 용존 가스가 없도록 해야 합니다. 예를 들어 자동차 엔진에서는 냉각수에 기포가 있으면 국부적인 고온 부위가 형성되어 엔진의 냉각 효율이 떨어지고 엔진 고장이 발생할 수도 있습니다. 민감한 부품의 열을 방출하기 위해 냉각액을 사용하는 전자 기기에서는 기포로 인해 국부적인 가열과 부품 고장이 발생할 수 있습니다. 이러한 유체의 중요한 역할을 고려할 때, 산업 공정에서는 기계와 장비의 성능 및 안전성을 유지하기 위해 신뢰할 수 있고 효율적인 탈기 방법이 필요합니다.
초음파 탈기 – 작동 원리
초음파 탈기는 고주파 음파를 사용하여 액체에서 용존 가스를 제거하는 첨단 기술입니다. 이 공정은 초음파가 액체 내부에 고압 영역과 저압 영역을 번갈아 형성하는 캐비테이션 현상을 이용합니다. 저압 단계에서는 액체 내부에 작은 진공 기포가 형성됩니다. 이후 고압 단계에서 이 기포들이 붕괴하면서 용존 가스가 액체에서 빠르게 방출됩니다. 초음파 탈기에 사용되는 음파의 주파수는 일반적으로 적용 분야에 따라 20 kHz에서 수 MHz까지입니다. 액체의 종류에 따라 탈기 공정을 최적화할 수 있도록 초음파의 강도와 주파수를 조절할 수 있습니다. 초음파 탈기는 효율이 매우 높으며 소규모 실험실 환경과 대규모 산업 공정 모두에 적용할 수 있습니다.
플로우 셀 구성을 이용한 초음파 탈기. 이 실험은 용량 0.8 갤런, 불활성 가스 유량 0.2 sfcm/min, 강도 275 W/cm2 조건의 소규모 물 순환 회로 시제품으로 수행되었습니다. 이는 산소 제거 시간이 약 70% 단축됨을 보여줍니다.
연구 및 사진: Rubio et al. 2016
냉각수와 부동액의 초음파 탈기
냉각수와 부동액에 적용할 경우, 초음파 탈기는 기존 탈기 방법에 비해 여러 가지 장점을 제공합니다. 진공 탈기나 가열과 같은 기존 방법은 시간이 많이 걸리고 에너지 소비가 클 수 있으며, 모든 용존 가스를 제거하는 데 있어 초음파 탈기만큼 효과적이지 않을 수 있습니다. 반면 초음파 탈기는 더 빠르고 에너지 효율이 높으며, 더 높은 수준의 가스 제거를 달성할 수 있습니다. 이 공정은 냉각수나 부동액이 기포 없이 균질한 상태를 유지하도록 하는 데 특히 효과적이며, 이는 유체의 열적 특성과 유동 특성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 초음파 처리는 액체가 충분히 탈기되도록 하여 캐비테이션, 부식, 유로 막힘과 같은 문제를 방지하는 데 도움을 주므로 냉각 시스템의 전반적인 성능과 신뢰성을 향상시킵니다.
인라인 탈기용 산업용 프로브형 초음파 처리기
산업 분야에서는 인라인 탈기를 위해 프로브형 초음파 처리기를 사용하는 사례가 점점 늘어나고 있습니다. 이 초음파 처리기는 생산 라인에 직접 통합하도록 설계되어 냉각액과 부동액을 처리하는 동안 연속적이고 효율적인 탈기가 가능합니다. 프로브형 초음파 처리기는 액체가 시스템을 통과하는 동안 액체에 초음파를 직접 방출하여 실시간으로 탈기가 이루어지도록 합니다. 이러한 인라인 공정은 일관된 고품질 생산물을 유지하는 것이 필수적인 대규모 작업에 특히 유용합니다. 산업용 프로브형 초음파 처리기는 일반적으로 견고하고 대량의 액체를 처리할 수 있어 자동차 제조, 전자 장치 냉각 시스템 및 기타 중공업 분야에 사용하기에 이상적입니다. 초음파의 주파수와 출력을 맞춤 조정할 수 있으므로 탈기 공정을 용도의 구체적인 요구에 맞출 수 있으며, 냉각액과 부동액의 품질 및 성능을 유지하기 위한 다목적의 효율적인 솔루션을 제공합니다.
- 높은 효율
- 최첨단 기술
- 신뢰성 및 견고성
- 조정 가능하고 정밀한 공정 제어
- 배치 및 인라인
- 모든 용량에 적용 가능
- 지능형 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 프로그래밍 가능, 데이터 기록, 원격 제어)
- 쉽고 안전한 작동
- 적은 유지보수
- CIP(정치 세정)
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 구현한 품질
Hielscher 초음파 처리기는 최고의 품질 및 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고성과 간편한 조작 덕분에 당사의 초음파 처리기를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 가혹한 조건과 까다로운 환경에도 쉽게 대응합니다.
Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특히 중점을 두고 있습니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 규정을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 용량 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 혼합, 분산, 유화 및 추출 용도를 위한 고성능 초음파 균질기를 제조합니다.
문헌 / 참고 자료
- 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 Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Zuzanna Bojarska, Janusz Kopytowski, Marta Mazurkiewicz-Pawlicka, Piotr Bazarnik, Stanisław Gierlotka, Antoni Rożeń, Łukasz Makowski (2021): Molybdenum disulfide-based hybrid materials as new types of oil additives with enhanced tribological and rheological properties. Tribology International, Volume 160, 2021.
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자주 묻는 질문
부동액이란 무엇인가요?
부동액은 일반적으로 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜을 기반으로 하는 화학 물질로, 액체의 어는점을 낮추어 저온에서 응고되지 않도록 냉각 시스템에 첨가합니다. 또한 끓는점을 높여 냉각액이 더 넓은 온도 범위에서 효과적으로 작용하도록 합니다. 부동액에는 이러한 열적 특성 외에도 부식을 방지하고 스케일 형성을 억제하는 첨가제가 흔히 포함되어 있어 냉각 시스템의 수명과 효율을 보장합니다.
냉각액이란 무엇인가요?
냉각액은 시스템이나 장치에서 열을 이동시켜 과열을 방지하고 최적의 작동 온도를 유지하는 데 사용하는 유체입니다. 엔진, 반응기 및 전자 장치에 흔히 사용됩니다. 냉각액은 일반적으로 물, 글리콜 또는 이 둘의 혼합물로 구성되며, 열전도율을 높이고 부식을 방지하며 냉각 시스템 내부의 침전물 형성을 억제하기 위한 첨가제를 포함할 수 있습니다. 냉각액의 주된 기능은 열을 흡수한 다음 열교환기와의 직접 접촉 또는 증발 냉각을 통해 열을 방출하는 것입니다.
탈기란 무엇인가요?
탈기는 액체에서 용존 가스를 제거하는 공정으로, 흔히 산업 시스템에서 캐비테이션, 부식 또는 열전도율 저하와 같은 문제를 방지하기 위해 수행됩니다. 탈기 중에서도 탈기포는 물이나 기타 액체에서 용존 산소 및 기타 가스를 제거하는 데 중점을 두는 특정 유형으로, 일반적으로 부식을 방지하고 열전달 공정의 효율을 높이기 위해 수행됩니다. 두 공정 모두 다양한 기계 및 화학 시스템의 성능과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다. 액체의 효율적인 탈기포 및 탈기를 위해 프로브형 초음파 처리기가 흔히 사용됩니다.
Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 균질기를 실험실 규모부터 산업 규모까지 제조합니다.