Обработка ультразвуком экономит энергию и снижает затраты

Переход от традиционных гомогенизаторов, гидродинамических смесителей и мельниц с перемешивающим устройством к ультразвуковой кавитационной обработке позволяет снизить затраты и сделать обработку экологичной.

В связи с недавним и продолжающимся ростом цен на энергию энергопотребление напрямую и существенно влияет на затраты на обработку таких материалов, как чернила, покрытия и биодизель.

Ультразвуковые устройства Hielscher потребляют меньше энергии, чем традиционные механические системы, и обеспечивают более высокие результаты обработки. Поэтому переход от роторно-статорных смесителей и гомогенизаторов высокого давления к обработке ультразвуком позволяет значительно экономить электроэнергию. Это может обеспечить существенное снижение затрат за многие годы.

Теплота трения – неиспользуемая энергия

Традиционные системы теряют энергию в виде теплоты трения. Насосы высокого давления для гомогенизаторов высокого давления, а также лопастные смесители с высоким сдвигом и бисерные мельницы с перемешивающим устройством создают сильную турбулентность в жидкости во время обработки. Эта турбулентность вызывает трение между частицами жидкости, а также между жидкостью и перемешивающими частями оборудования. Трение преобразует подводимую энергию в нагрев за счёт трения. Эта часть подводимой энергии теряется, поскольку она не обеспечивает никакого эффекта диспергирования, гомогенизации или измельчения.

Аналогичная ситуация наблюдается при сравнении обычной лампы накаливания с люминесцентной лампой: обычная лампа преобразует значительную часть энергии в тепло. Поэтому для обеспечения такого же уровня освещения ей требуется больше энергии.

В традиционных системах смешивания нагрев за счёт трения требует дополнительных затрат энергии на охлаждение жидкости во время обработки.

Ультразвуковые устройства Hielscher обладают очень высокой энергоэффективностью при преобразовании электроэнергии в кавитацию внутри жидкости.

внутри жидкости. Общая энергоэффективность промышленных ультразвуковых устройств составляет приблизительно 80–90% при передаче энергии от электрической розетки в жидкость

(нажмите на изображение выше, чтобы увеличить диаграмму).

Что ещё важнее, кавитационные силы оказывают сильное механическое воздействие на частицы. Именно поэтому для получения качественной дисперсии, эмульсии или уменьшения размера частиц обычно требуется меньше энергии. Обработка ультразвуком Hielscher действительно вызывает нагрев за счёт трения, однако доля энергии, преобразуемой в тепло, значительно ниже, чем при стандартном механическом смешивании. Эта меньшая доля обеспечивает дополнительное повышение эффективности: для достижения того же уровня диспергирования или гомогенизации требуется меньше энергии, что, в свою очередь, снижает затраты энергии на охлаждение обрабатываемой жидкости.

Пример: обработка биодизеля

Особенно при переработке альтернативных и устойчивых видов топлива, таких как биодизель, энергопотребление и экономия энергии имеют чрезвычайно большое значение. Электроэнергия, используемая для производства «зелёного» топлива, напрямую влияет на общий энергетический баланс топлива и его CO₂ баланс.

Диаграмма справа (нажмите, чтобы увеличить) показывает сравнение ультразвуковой кавитации, смешивания с высоким сдвигом и гидродинамической кавитации. Использование ультразвуковых устройств Hielscher для обработки биодизеля требует приблизительно 1,4kWh/m³. Для достижения аналогичного результата с помощью гидродинамической магнитно-импульсной кавитации требуется приблизительно 32,0kWh/m³. Смешивание с высоким сдвигом требует приблизительно 4,4kWh/m³. Это означает, что для обеспечения той же производительности гидродинамическая импульсная кавитация требует приблизительно в 23 раза больше энергии, а смешивание с высоким сдвигом – приблизительно в 3 раза больше энергии, чем ультразвуковые устройства Hielscher.

Это приводит к значительно более высоким ежегодным затратам на электроэнергию. Этот существенный фактор стоимости владения необходимо оценивать при инвестировании в технологию обработки.
Узнайте больше об экономии энергии при ультразвуковой обработке биодизеля!

Простой переход

Эффективность ультразвуковых устройств Hielscher в конкретном процессе можно легко проверить в небольшом масштабе. Обычно UIP1000hd (1kW) используется для разработки процесса при расходе от 0,5L до 1000L в час. В этом масштабе эффективность обработки можно оптимизировать, изменяя амплитуду, давление и расход. В результате вы получите удельные затраты энергии для своего процесса. Ультразвуковые устройства Hielscher позволяют линейно увеличивать масштаб, благодаря чему удельные затраты энергии остаются постоянными при любом масштабе. Таким образом, вы будете знать мощность оборудования, необходимую для любой производительности обработки, а также ежегодное потребление электроэнергии.