Zatiaľ čo odplynenie alebo odplynenie je často veľmi časovo náročný proces krok, ultrazvukom môže urýchliť koalíciu plynových bublín a ich nárast výrazne. Ultrazvukové odplynenie môže byť použitý v dávkových a inline nastavenia a môžu byť tiež kombinované s konvenčnými odplynenie techniky, ako je riedke s inertnými plynmi, odplynenie obežného kolesa, kúrenie alebo vákuum s cieľom zvýšiť účinnosť a rýchlosť odstraňovania plynu.

Odstraňovanie plynu z kvapalín

Pojmy odplynenie, odplynenie a odplyňovanie sa vzťahujú na odstraňovanie voľných a rozpustených plynov, najmä reaktívnych plynov, ako je kyslík alebo CO₂, z tekutiny. Odstránenie kyslíka je dôležité, aby sa zabránilo škodlivým zmenám koncových produktov a zlepšilo sa následné spracovanie. Odplynenie je nevyhnutným krokom spracovania pre mnohé aplikácie a priemyselné odvetvia. V priemyselnej výrobe je odplynenie spoločným procesom na zabezpečenie stability výrobku, kvality a nepretržitých noriem výrobkov. Kyslík je faktor, ktorý ovplyvňuje kvalitu a stabilitu výrobku na rôznych úrovniach.
Odchyt je preto zavedeným procesom v potravinovom & nápojového, chemického, farmaceutického a kozmetického priemyslu. Ale aj v laboratóriách, vzorky vyžadujú často odplyňovanie pred analýzou (napr. pred HPLC, testy, merania častíc atď.).
Často miešanie procesov pomocou napr, high-strihacie čepeľ alebo rotačné miešačky obežných vedení často následné odplynenie výrobku potrebné, pretože tieto techniky miešania bežne zaviesť vysoké množstvo plynov do výrobku. Takéto inklúzie plynu a vzduchu majú zvyčajne negatívny vplyv na výrobok, pretože môžu spôsobiť, že tuky a oleje sa zatuchnú, zhoršia produkty oxidáciou, zmenou farby a nežiaducimi zmenami čuchu a chuti. Keďže odplyňované výrobky sú chemicky stabilnejšie a majú dlhšiu trvanlivosť, odplyňovanie je nevyhnutným krokom spracovania, ktorý si vyžaduje spoľahlivú techniku.

Ultrazvukové odplynenie: Zabalené plynové bubliny sa odstránia z oleja pomocou ultrazvukom UP400St

Ultrazvukové odplyňovanie a oderu

Ultrazvukové odplyňovanie a odmaľovanie je vysoko silná alternatíva k tradičným metódam odplyňovania kvapalín, ktoré zahŕňajú varenie, zníženie tlaku na vákuum alebo riedenie inertnými plynmi. Tieto tradičné metódy odplyňovania často prichádzajú s nevýhodami, ako je tepelná degradácia (v dôsledku vykurovania), časovo a energeticky náročné spracovanie a/alebo nedostatočné odstránenie plynu. Ultrazvukové odplynenie je založené na pracovnom princípe akustickej kavitácie. Keď sú ultrazvukové vlny s vysokým výkonom spojené do kvapaliny, kvapalina sa stlačí a rozšíri počas vysokotlakových a nízkotlakových cyklov. Počas nízkotlakových cyklov sa vytvárajú minútové vákuové bubliny (takzvané kavitačné bubliny), ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov. Počas týchto cyklov rastu bublín sa rozpustené plyny v kvapaline vstupujú do vákuovej bubliny tak, aby sa vákuová bublina premenila na rastúce plynové bubliny. Okrem toho mikro turbulencie a kvapalné trysky spôsobujú intenzívny nepokoj a prenos hmoty. Tieto ultrazvukom generované podmienky spôsobujú plynnú bublinu koalície, čo je zjednotenie malých rozpustených plynových bublín do väčších plynových bublín, ktoré rýchlo stúpajú na povrch kvapaliny, kde opúšťajú kvapalinu.
Zmeny teploty spôsobené ultrazvukové vibrácie a kavitácie sú obmedzené na veľmi malé miestne priestory a zvýšenie teploty v celkovom objeme môže byť zanedbávané, pretože to nie je v rozpore s kvalitou výrobku.
V závislosti od objemu, viskozity a inklúzií plynu kvapaliny alebo kalu môže byť ultrazvuková preservenie prebiehať ako dávkový alebo inline proces. Vysokovýkonná ultrazvuková sonda vyžaruje do kvapaliny akustické kavitácie, takže kvapalina je účinne odplynená.
Ultrazvukové odplyňovanie môže byť tiež vykonaná na zlepšenie už existujúcich odplynenie systémov, ako je vykurovanie, vákuum alebo riedke.
Ultrazvukové odplynenie a odmrazovanie sa používa v priemyselnom meradle na odstránenie rozpustených plynov z vody, olejov, potravín a nápojov, chemických roztokov, hydraulických kvapalín, chladiacich látok, vrtných kvapalín, surovej ropy, emulzií, farieb, atramentov, lepidiel, lakov, náterov, epoxí, šampónov, detergentov a mnohých ďalších produktov.

Ultrazvukové odplynenie pomocou nastavenia prietokových buniek. Tento experiment bol prototypom maloschostupnej vodnej slučky s objemom 0,8 galónu, prietokom inertného plynu 0,2 sfcm/min a intenzitou 275 W/cm2. To ukazuje zníženie času odstránenia kyslíka asi o 70%.
Štúdia a obrázok: Rubio a kol. 2016

Ultrazvukové odplynenie v inline nastavení pomocou ultrazvukom UIP1000hdT s prietokom bunky.

Ultrazvukom vylepšené riedenie

Sparging kvapaliny s inertným plynom (tiež známy ako preplachovanie inertného plynu) je bežnou liečbou na odstránenie nežiaducich plynov, ako je kyslík a oxid uhličitý z kvapaliny. Na riedenie sa bežne používa dusík, argón, helium a iné inertné plyny. Bublajúce roztok s vysokou čistotou (typicky inertný) plyn môže vytiahnuť nežiaduce, typicky reaktívne rozpustené plyny, ako je kyslík a oxid uhličitý. Sparging proces sa spolieha na hromadný prenos a je sám o sebe pomerne pomalý postup. S cieľom zintenzívniť riedenie inertnými plynmi sa roztok kvapalného plynu často intenzívne premieša a dlho sa prebubláva. Ultrazvukom je odplyňovanie-zintenzívňujúce techniku, ktorá zlepšuje prenos hmoty, a tým riedke výrazne. Keď sú ultrazvukové vlny s vysokým výkonom spojené do kvapalín alebo kalov, vytvárajú sa kavitačné bubliny. Tieto kavitačné bubliny rozdeľujú väčšie bubliny na čistenie plynov do malých bublín a rovnomerne rozptýlia bubliny, čo má za následok rýchlejšie a čistejšie odplynenie. Intenzívny nepokoj a turbulencie vytvorené ultrazvukom podporuje prenos hmotnosti plynov a kvapalín, a tým aj rýchle odstránenie nežiaducich plynov.
S cieľom urýchliť a zefektívniť postup riedenia sa vysokovýkonná ultrazvukom používa na sonomechanické zlepšenie výkonu prenosu hmotnosti medzi plynom a kvapalinou. Sonomechanické účinky vyvolané akustickou kavitáciou zahŕňajú lokálne tlakové a teplotné diferenciály, mikroturbulencie a nepokoj. Tieto sily zlepšujú výkon odplyňovania tým, že prispievajú k zvýšeniu difúzneho prenosu hmoty v dôsledku rozpadu bubliny, disperzie a následného zvýšenia medzifaciálnej oblasti, čo nakoniec viedlo k rýchlemu odstráneniu utrápených plynov z kvapaliny.
Na dosiahnutie požadovaných efektov vylúhovania je potrebná vysokovýkonná ultrazvukom. Ak je kvapalina ušetrená inertným plynom v dvojfázovom prietoku, je požadovaná rektifikovaná difúzia, aby sa zvýšil prenos hmotnosti a rýchlosť odstraňovania rozpustených plynov. Použitie rektifikovanej difúzie môže byť ťažké, pretože zapustené a rozpustené plynové bubliny majú tendenciu vyhnúť sa vstupu do ultrazvukového kavitácie poľa pri nižších intenzitách. Pri zvýšených intenzitách (viac ako 300 W/cm² pri cca 20 kHz) plynové bubliny sa už nevyhýbu kavitačnej zóne a sú rozdelené sonomechanickými silami. (porovnaj Jagannathan a kol. 2011)

Ultrazvukové odplynenie roztavených hliníkových zliatin

Generovanie kavitácie v tekutých kovoch je veľmi náročná aplikácia a existuje len veľmi málo techník na vytvorenie dostatočnej a spoľahlivej kavitácie v kovových tavenách. Rýchlosť a intenzita kavitácie sú však kľúčovými faktormi, ktoré formujú výsledky odplyňovania. Účinné odplyňovanie si vyžaduje spoľahlivú kavitáciu, aby sa dosiaľ docielila maximálna štrukturálna rafinácia kovového taveniny. Intenzívna kavitácia vysokovýkonný ultrazvuk môže zlepšiť odplynenie o 30 až 60%.
Ultrazvukové sondy typu odplyňovače sú považované za jeden z najspoľahlivejších outgassing metódy, ktoré boli preukázané vedecky životaschopné v malom a veľkom meradle. Generovanie intenzívnej akustickej kavitácie závisí od rôznych faktorov vrátane ultrazvukových parametrov procesu, zloženia kovov, povrchového napätia, teploty taveniny, viskozity, ako aj objemovej a rozpustenej úrovne inklúzií plynu do kovového taveniny. Ultrazvukové parametre procesu môžu byť presne naladené na zloženie kovového taveniny a ovplyvňujúce faktory tak, aby sa získala správna intenzita kavitácie. Presná úprava ultrazvukových parametrov sú základom pre výhody ultrazvukového odplyňovania kovových tavenín. Medzi hlavné výhody ultrazvukového odplyňovania patrí vysoká miera odplyňovania a znížený vplyv procesu na životné prostredie. Vzhľadom k tomu, ultrazvukové odplyňovanie má za následok len veľmi málo dross, ultrazvukové kovové taveniny odplynenie je zelená, šetrné k životnému prostrediu techniku.
Odplyňovanie hliníkových tavenín: Ultrazvukové odplynenie je osvedčená metóda na zvýšenie hustoty zliatin hliníka a zníženie obsahu vodíka v zliatinách hliníka. V porovnaní s alternatívnymi postupmi odplyňovania, ako je odplyňovanie pomocou rotačného obežného kolesa, ultrazvukové odplynenie vyniká rýchlosťou a účinnosťou. Štúdie ukázali, že ultrazvukové sondy odplynenie systém bol asi 3 krát rýchlejší ako obežné koleso-riadený odstránenie plynu.
Keďže ultrazvukové odplyňovanie nezahŕňa konvenčné miešanie kovov, ochranný oxid hlininatý na povrchu taveniny nie je narušený. Zachovanie neporušenej vrstvy oxidu hlinitého zabraňuje zavlečeniu oxidu hlinitého do taveniny hliníka tak, aby sa zachoval ochranný účinok proti atmosférickým kontaminantom. Ultrazvukové odplynenie zlepšuje zrno upresnenie a štruktúru hliníkových zliatin. To okrem ultrazvukom podporované odstránenie nekovových plynov inklúzie z kvapalného hliníka, robí ultrazvuk-riadený kovové taveniny ošetrenie vynikajúcou technikou pre výrobu vysoko kvalitných kovových odliatkov.
Odplyňovanie kovových tavenín, ako sú zliatiny hliníka, si vyžaduje vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia s vysokým výkonom. Ultrazvuková sonda musí byť špecifikovaná na použitie pri vysokých teplotách a vysokých viskozitách. Ultrasonicator musí byť schopný dodávať a udržiavať konštantné amplitúdy po dlhú dobu. Hielscher Ultrasonics sa špecializuje na vývoj, výrobu a distribúciu vysokovýkonných ultrazvukových zariadení pre náročné aplikácie, ako je odplyňovanie kovových tavenín. Dodáva vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia v akomkoľvek meradle a ultrazvukové sondy vyvinuté špeciálne pre liečbu kvapalných kovov, Hielscher Ultrazvukom je vaším partnerom pre spoľahlivé a efektívne aplikácie kovu taveniny.

Vysokovýkonné ultrazvukové odplynenie systémy

Hielscher Ultrazvukom je dlhodobý skúsenosti výrobcu high-výkon ultrazvukové zariadenia, ktoré sa používa po celom svete v laboratóriách a priemyselnej výroby. Odplyňovanie kvapalín a kalov je náročná aplikácia, ktorá vyžaduje vysokovýkonné ultrazvukové sondy, ktoré môžu pár zavedených amplitúd do kvapalín na odstránenie zamotanej plynovej bubliny a vzduchových vreciek. Všetky ultrazvukové zariadenia Hielscher sú navrhnuté a vyrobené tak, aby br fungovali pre 24/7 pri plnom zaťažení. Ultrazvukové procesory sú k dispozícii od kompaktných 50 wattov laboratórne ultrazvukom až 16.000wattov výkonné inline ultrazvukové systémy. Široká škála posilňovacích rohov, sonotród a prietokových buniek umožňuje individuálne nastavenie ultrazvukového odplynenia systému v korešpondencii s kvapalinou, viskozitou a inklúziou plynu.
Na odpájanie a odplynenie kvapalných kovov sú potrebné presne nastavené a udržiavané amplitúdy. Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové sondy, ktoré sú určené pre veľmi proces-optimalizované amplitúdy a teploty. Ak vaša odplynenie aplikácie vyžaduje nezvyčajné špecifikácie, prispôsobené ultrazvukové sonotródy sú k dispozícii. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje nepretržitú prevádzku v náročných a náročných prostrediach.

Dávkové a vnorené

Hielscher ultrazvukové sondy pre odplyňovanie môžu byť použité pre dávkové a kontinuálne inline odplyňovanie a odmasťovanie. V závislosti od objemu, viskozity a vytesaných plynov vám odporučíme najvhodnejšie ultrazvukové odplynenie.

Ultrazvukové sondy pre odplynenie akéhokoľvek objemu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukom cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou na spracovanie nákladu za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejšie ultrazvukové odplynenie zariadenia pre vaše kvapalné, procesné kapacity a výrobné ciele.

Presne ovládateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky ultrazvukové odplynenie Hielscher systémy sú presne ovládateľné, a tým spoľahlivé pracovné kone. Amplitúda je jedným z kľúčových parametrov procesu, ktoré ovplyvňujú účinnosť a účinnosť sonomechanicky vyvolané odplyňovanie. Všetky Hielscher ultrazvukom’ procesory umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a posilňovacie rohy sú príslušenstvo, ktoré umožňuje modifikovať amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Hielscher priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy a dodať požadovanú ultrazvukovú intenzitu pre náročné aplikácie. Amplitúdy do 200 μm sa dajú ľahko nepretržite prevádzkovať pri prevádzke 24/7.
Presné nastavenia amplitúdy a trvalé monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu prostredníctvom inteligentného softvéru vám poskytujú možnosť upraviť parametre ultrazvukového procesu pre najúčinnejšie ultrazvukové odplyňovanie. Optimálna sonikácia pre vysoko účinné odstraňovanie plynu!
Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje nepretržitú prevádzku v náročných a náročných prostrediach. Vďaka tomu je ultrazvukové zariadenie Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa požiadavky na proces odchylovania.

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný a rodinný podnik, Hielscher uprednostňuje najvyššie štandardy kvality pre svoje ultrazvukové procesory. Všetky ultrasonicators sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našom sídle v Teltow neďaleko Berlína, Nemecko. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher je, aby to pracovný kôň vo vašej výrobe. 24/7 prevádzka pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných odplyňovačov Hielscher.