Ultradźwiękowe odgazowywanie płynów niezamarzających i chłodzących
Odgazowywanie ultradźwiękowe jest wysoce skuteczną i wydajną metodą usuwania rozpuszczonych gazów z chłodziw i płynów niezamarzających. Jego zastosowanie w warunkach przemysłowych, szczególnie przy użyciu sonikatorów z sondą, zapewnia optymalne działanie tych kluczowych płynów, zabezpieczając urządzenia i układy, które płyny te mają chronić. Ponieważ przemysł stale wymaga coraz większej wydajności i niezawodności układów chłodzenia, odgazowywanie ultradźwiękowe pozostanie niezbędnym procesem zapewniającym trwałość i sprawność tych układów.
Zalety odgazowywania i odpowietrzania ultradźwiękowego
Ultradźwiękowe odgazowywanie i odpowietrzanie chłodziw oferują szereg zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami, dzięki czemu są wysoce skuteczne w zastosowaniach przemysłowych.
Zalety odgazowywania i odpowietrzania ultradźwiękowego
- Szybki proces: Odgazowywanie ultradźwiękowe jest szybsze niż tradycyjne metody i szybko usuwa rozpuszczone gazy z chłodziw.
- Skuteczne usuwanie gazów: Efekt kawitacji wywoływany przez fale ultradźwiękowe zapewnia dokładne usuwanie gazów, w tym tlenu, pozwalając uzyskać jednorodne chłodziwo pozbawione pęcherzyków.
- Lepsze właściwości cieplne: Dzięki eliminacji pęcherzyków gazu odgazowywanie ultradźwiękowe poprawia przewodność cieplną chłodziw i ich ogólną skuteczność chłodzenia.
- Efektywność energetyczna: Proces jest energooszczędny i ogranicza potrzebę stosowania ogrzewania lub układów próżniowych, zazwyczaj wykorzystywanych w innych metodach odgazowywania.
- Integracja z procesami przepływowymi: Odgazowywanie ultradźwiękowe można łatwo zintegrować z ciągłymi procesami przepływowymi, co umożliwia obróbkę dużych objętości chłodziwa w czasie rzeczywistym.
- Lepsza ochrona układu: Skuteczne usuwanie gazów zapobiega problemom takim jak kawitacja i korozja, zwiększając trwałość i niezawodność układów chłodzenia.
Sonikatory z sondą UIP1000hdT do odgazowywania i odpowietrzania cieczy
Proces jest znacznie szybszy i wydajniejszy, ponieważ fale ultradźwiękowe wywołują intensywną kawitację, która szybko usuwa z chłodziwa rozpuszczone gazy, w tym tlen. Prowadzi to do dokładniejszego odgazowania, zapewniając jednorodność chłodziwa i brak pęcherzyków, które mogą powodować kawitację, korozję oraz pogorszenie właściwości cieplnych. Ponadto odgazowywanie ultradźwiękowe jest energooszczędne i można je łatwo zintegrować z ciągłymi procesami przepływowymi, co pozwala na obróbkę dużych objętości chłodziwa w czasie rzeczywistym bez potrzeby stosowania ogrzewania lub układów próżniowych. Skutkuje to poprawą skuteczności chłodzenia, lepszą ochroną elementów układu oraz ogólnym zwiększeniem niezawodności i trwałości układów chłodzenia.
Dlaczego odgazowywanie jest konieczne?
Odgazowywanie jest kluczowym procesem w różnych zastosowaniach przemysłowych, szczególnie w przypadku cieczy stosowanych w środowiskach wymagających wysokiej wydajności lub wrażliwych na zakłócenia, takich jak płyny niezamarzające i chłodzące (chłodziwa). Ciecze te często zawierają rozpuszczone gazy, takie jak tlen i azot, które mogą prowadzić do wielu problemów eksploatacyjnych. Obecność tych gazów może powodować kawitację, zmniejszać przewodność cieplną i prowadzić do korozji w układach chłodzenia. W szczególności kawitacja może powodować powstawanie wżerów i erozję elementów metalowych, co znacznie skraca ich żywotność i obniża sprawność. Ponadto pęcherzyki gazu mogą utrudniać przepływ cieczy, powodując spadek sprawności i potencjalne zatory w obiegach chłodzenia. Dlatego odgazowywanie jest konieczne, aby zapewnić optymalne działanie chłodziwa lub płynu niezamarzającego, utrzymać sprawność układu i wydłużyć żywotność elementów, z którymi płyn ma kontakt.
Odgazowywanie ultradźwiękowe: ultradźwięki usuwają uwięzione pęcherzyki gazu z cieczy
Odpowietrzanie płynów wspomagane ultradźwiękami w ultradźwiękowym reaktorze przepływowym. Ultradźwięki skutecznie intensyfikują i przyspieszają usuwanie niepożądanych gazów i powietrza z płynów.
Odgazowywanie chłodziw i jego znaczenie w przemyśle
W warunkach przemysłowych jakość i niezawodność chłodziw oraz płynów niezamarzających mają nadrzędne znaczenie. Płyny te są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i kosmicznym, elektronicznym oraz w sektorze maszyn ciężkich, gdzie odgrywają kluczową rolę w utrzymywaniu optymalnych temperatur roboczych i zapobieganiu przegrzaniu. Zapewnienie, że płyny te nie zawierają rozpuszczonych gazów, jest niezbędne do uniknięcia wspomnianych wcześniej problemów. Na przykład w silnikach samochodowych obecność pęcherzyków gazu w chłodziwie może prowadzić do powstawania miejscowych obszarów przegrzania, zmniejszając skuteczność chłodzenia silnika i potencjalnie powodując jego awarię. W elektronice, gdzie płyny chłodzące służą do odprowadzania ciepła z wrażliwych elementów, pęcherzyki gazu mogą prowadzić do miejscowego nagrzewania i awarii elementów. Ze względu na kluczową rolę tych płynów procesy przemysłowe wymagają niezawodnej i wydajnej metody odgazowywania, aby utrzymać wydajność oraz bezpieczeństwo maszyn i urządzeń.
Odgazowywanie ultradźwiękowe – zasada działania
Odgazowywanie ultradźwiękowe to zaawansowana technika wykorzystująca fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do usuwania rozpuszczonych gazów z cieczy. Proces opiera się na zjawisku kawitacji, w którym fale ultradźwiękowe tworzą w cieczy naprzemienne strefy wysokiego i niskiego ciśnienia. W fazie niskiego ciśnienia w cieczy powstają małe pęcherzyki próżniowe. Następnie pęcherzyki te zapadają się w fazie wysokiego ciśnienia, co prowadzi do szybkiego wydalenia rozpuszczonych gazów z cieczy. Częstotliwość fal dźwiękowych stosowanych w odgazowywaniu ultradźwiękowym zazwyczaj mieści się w zakresie od 20 kHz do kilku MHz, zależnie od zastosowania. Natężenie i częstotliwość ultradźwięków można regulować, aby zoptymalizować proces odgazowywania dla różnych rodzajów cieczy. Odgazowywanie ultradźwiękowe jest wysoce wydajne i może być stosowane zarówno w pracach laboratoryjnych na małą skalę, jak i w procesach przemysłowych na dużą skalę.
Odgazowywanie ultradźwiękowe z wykorzystaniem układu z komorą przepływową. Eksperyment przeprowadzono w prototypowym obiegu wody na małą skalę o objętości 0,8 gallon, przy natężeniu przepływu gazu obojętnego wynoszącym 0,2 sfcm/min i natężeniu ultradźwięków 275 W/cm2. Wykazuje to skrócenie czasu usuwania tlenu o około 70%.
Badanie i ilustracja: Rubio et al. 2016
Ultradźwiękowe odgazowywanie chłodziw i płynów niezamarzających
W zastosowaniu do chłodziw i płynów niezamarzających odgazowywanie ultradźwiękowe oferuje szereg zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami odgazowywania. Tradycyjne metody, takie jak odgazowywanie próżniowe lub ogrzewanie, mogą być czasochłonne, energochłonne i mogą nie być równie skuteczne w usuwaniu wszystkich rozpuszczonych gazów. Odgazowywanie ultradźwiękowe jest natomiast szybsze, bardziej energooszczędne i może zapewnić wyższy stopień usunięcia gazów. Proces ten jest szczególnie skuteczny w zapewnianiu jednorodności chłodziwa lub płynu niezamarzającego oraz braku pęcherzyków, co ma kluczowe znaczenie dla utrzymania właściwości cieplnych i charakterystyki przepływu płynu. Zapewniając dokładne odgazowanie cieczy, obróbka ultradźwiękowa pomaga zapobiegać problemom takim jak kawitacja, korozja i zatory utrudniające przepływ, poprawiając tym samym ogólną sprawność i niezawodność układu chłodzenia.
Przemysłowe sonikatory z sondą do odgazowywania w przepływie
W zastosowaniach przemysłowych coraz większą popularność zyskuje użycie sonikatorów z sondą do odgazowywania w przepływie. Sonikatory te są zaprojektowane do bezpośredniej integracji z linią produkcyjną, co umożliwia ciągłe i wydajne odgazowywanie chłodziw i płynów niezamarzających podczas ich przetwarzania. Sonikatory z sondą działają poprzez emitowanie fal ultradźwiękowych bezpośrednio do cieczy przepływającej przez układ, zapewniając odgazowywanie w czasie rzeczywistym. Ten proces przepływowy jest szczególnie korzystny w produkcji na dużą skalę, gdzie istotne jest utrzymanie stałej, wysokiej jakości produktu. Przemysłowe sonikatory z sondą są zazwyczaj wytrzymałe i mogą przetwarzać duże objętości cieczy, dzięki czemu idealnie nadają się do stosowania w produkcji samochodów, układach chłodzenia elektroniki i innych zastosowaniach przemysłu ciężkiego. Możliwość dostosowania częstotliwości i mocy fal ultradźwiękowych pozwala dopasować proces odgazowywania do konkretnych potrzeb danego zastosowania, zapewniając wszechstronne i wydajne rozwiązanie służące utrzymaniu jakości oraz właściwości użytkowych chłodziw i płynów niezamarzających.
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność i wytrzymałość
- regulowane, precyzyjne sterowanie procesem
- praca okresowa i przepływowa
- do dowolnej objętości
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. możliwość programowania, rejestrowanie danych, zdalne sterowanie)
- łatwa i bezpieczna obsługa
- niewielkie wymagania konserwacyjne
- CIP (czyszczenie na miejscu)
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech
Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającymi środowiskami pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wyposażone w najnowocześniejszą technologię i przyjazne dla użytkownika. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z wymaganiami CE oraz spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics produkuje homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności do mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.
Literatura / źródła
- 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.
- Marek S. Żbik, Jianhua Du, Rada A. Pushkarova, Roger St.C. Smart (2009): Observation of gaseous films at solid–liquid interfaces: Removal by ultrasonic action. Journal of Colloid and Interface Science, Volume 336, Issue 2, 2009. 616-623.
- 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.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest płyn niezamarzający?
Płyn niezamarzający jest substancją chemiczną, zazwyczaj na bazie glikolu etylenowego lub glikolu propylenowego, dodawaną do układów chłodzenia w celu obniżenia temperatury krzepnięcia cieczy, co zapobiega jej zestalaniu się w niskich temperaturach. Podwyższa również temperaturę wrzenia, umożliwiając skuteczne działanie chłodziwa w szerszym zakresie temperatur. Oprócz właściwości cieplnych płyn niezamarzający często zawiera dodatki zapobiegające korozji i hamujące powstawanie kamienia, co zapewnia trwałość i sprawność układu chłodzenia.
Czym jest chłodziwo?
Chłodziwo to płyn służący do odprowadzania ciepła z układu lub urządzenia, aby zapobiec przegrzaniu i utrzymać optymalne temperatury robocze. Jest powszechnie stosowane w silnikach, reaktorach i urządzeniach elektronicznych. Chłodziwa zazwyczaj składają się z wody, glikolu lub ich mieszaniny i mogą zawierać dodatki poprawiające przewodność cieplną, zapobiegające korozji i hamujące powstawanie osadów w układzie chłodzenia. Podstawową funkcją chłodziwa jest pochłanianie ciepła, a następnie jego rozpraszanie poprzez bezpośredni kontakt z wymiennikiem ciepła lub chłodzenie wyparne.
Czym jest odgazowywanie?
Odgazowywanie to proces usuwania rozpuszczonych gazów z cieczy, często mający na celu zapobieganie problemom takim jak kawitacja, korozja lub obniżona przewodność cieplna w układach przemysłowych. Odpowietrzanie jest szczególnym rodzajem odgazowywania, skoncentrowanym na usuwaniu rozpuszczonego tlenu i innych gazów z wody lub innych cieczy, zazwyczaj w celu zapobiegania korozji i poprawy sprawności procesów wymiany ciepła. Oba procesy mają kluczowe znaczenie dla utrzymania sprawności i trwałości różnych układów mechanicznych i chemicznych. Sonikatory z sondą są często stosowane do wydajnego odpowietrzania i odgazowywania cieczy.
Hielscher Ultrasonics produkuje homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności w rozmiarach od laboratoryjnych do przemysłowych.