Ultrazvukové spracovanie šetrí energiu a náklady

Prechod z konvenčných homogenizátorov, hydrodynamických miešačov a miešaných mlynov na spracovanie ultrazvukovou kavitáciou prináša úsporu nákladov a zároveň robí spracovanie šetrným k životnému prostrediu.

Vzhľadom na nedávny a pokračujúci rast cien energie má spotreba energie priamy a výrazný vplyv na náklady na spracovanie materiálov, ako sú atramenty, náterové hmoty a bionafta.

Ultrazvukové zariadenia Hielscher spotrebúvajú menej energie než tradičné mechanické systémy a dosahujú lepšie výsledky spracovania. Prechod z rotorovo-statorových miešačov a vysokotlakových homogenizátorov na ultrazvukové spracovanie preto prináša značnú úsporu elektrickej energie. To sa môže v priebehu rokov premietnuť do výraznej úspory nákladov.

Teplo vznikajúce trením je nevyužitá energia

Konvenčné systémy strácajú energiu vo forme tepla vznikajúceho trením. Vysokotlakové čerpadlá pre vysokotlakové homogenizátory, ako aj lopatkové miešače s vysokým šmykom a miešané guľôčkové mlyny vytvárajú pri spracovaní kvapaliny silné turbulencie. Tieto turbulencie spôsobujú trenie medzi časticami kvapaliny a medzi kvapalinou a miešacími časťami zariadenia. Trením sa vstupná energia premieňa na teplo. Táto časť vstupnej energie sa stráca, pretože nevyvoláva žiadny dispergačný, homogenizačný ani mlecí účinok.

Je to podobné ako pri porovnaní bežnej žiarovky so žiarivkou: bežná žiarovka premieňa veľkú časť energie na teplo. Na dosiahnutie rovnakej úrovne osvetlenia preto potrebuje viac energie.

V prípade konvenčných miešacích systémov si ohrev spôsobený trením vyžaduje ďalšiu energiu na chladenie kvapaliny počas spracovania.

Ultrazvukové zariadenia Hielscher majú veľmi vysokú energetickú účinnosť pri premene elektrickej energie na kavitáciu v kvapaline.

v kvapaline. Celková energetická účinnosť priemyselných ultrazvukových zariadení od elektrickej zásuvky až po kvapalinu je približne 80–90%

(kliknutím na obrázok vyššie zväčšíte graf).

Ešte dôležitejšie je, že kavitačné sily vystavujú častice veľkému namáhaniu. Na dosiahnutie dobrej disperzie, emulzie alebo menšej veľkosti častíc je preto zvyčajne potrebné menej energie. Ultrazvukové spracovanie Hielscher síce vytvára teplo trením, jeho podiel je však oveľa nižší než pri štandardnom mechanickom miešaní. Tento nižší podiel prináša ďalšie zvýšenie účinnosti, pretože na dosiahnutie rovnakej úrovne dispergácie alebo homogenizácie je potrebné menej energie, čo následne znižuje množstvo energie potrebnej na chladenie spracovávanej kvapaliny.

Príklad: Spracovanie bionafty

Najmä pri spracovaní alternatívnych a udržateľných palív, ako je bionafta, sú spotreba energie a jej úspora mimoriadne dôležité. Elektrická energia použitá na výrobu „zeleného“ paliva má priamy vplyv na celkovú energetickú a CO₂ bilanciu paliva.

Graf vpravo (kliknutím zobrazíte väčší obrázok) znázorňuje porovnanie ultrazvukovej kavitácie, miešania s vysokým šmykom a hydrodynamickej kavitácie. Použitie ultrazvukových zariadení Hielscher na spracovanie bionafty vyžaduje približne 1,4kWh/m³. Na dosiahnutie podobného výsledku pomocou hydrodynamickej kavitácie vyvolanej magnetickými impulzmi je potrebných približne 32,0kWh/m³. Miešanie s vysokým šmykom vyžaduje približne 4,4kWh/m³. To znamená, že hydrodynamická impulzná kavitácia vyžaduje približne 23-krát viac energie a miešanie s vysokým šmykom približne 3-krát viac energie než ultrazvukové zariadenia Hielscher na dosiahnutie rovnakej spracovateľskej kapacity.

To vedie k výrazne vyšším ročným nákladom na elektrickú energiu. Ide o významný faktor celkových nákladov na vlastníctvo, ktorý je potrebné vyhodnotiť pri investovaní do technológie spracovania.
Prečítajte si viac o úsporách energie pri ultrazvukovom spracovaní bionafty!

Jednoduchý prechod

Účinnosť ultrazvukových zariadení Hielscher pri spracovaní možno jednoducho otestovať v menšom meradle. Na vývoj procesu sa zvyčajne používa UIP1000hd (1kW) pri prietokoch od 0,5L do 1000L za hodinu. V tomto meradle možno účinnosť spracovania optimalizovať zmenou amplitúdy, tlaku a prietoku. Výsledkom je stanovenie mernej spotreby energie pre váš proces. Ultrazvukové zariadenia Hielscher umožňujú lineárne zväčšovanie mierky, takže merná spotreba energie zostáva konštantná pri akejkoľvek mierke. Vďaka tomu poznáte potrebný výkon zariadenia pre akúkoľvek spracovateľskú kapacitu, ako aj ročnú spotrebu elektrickej energie.