Sıvıların Ultrasonik Gaz Giderme ve Köpük Giderme
Ultrasonik kullanarak sıvıların gazdan arındırılması ve köpürtülmesi çok etkili bir işlemdir. Ultrasonication, sıvıdan küçük askıya alınmış gaz kabarcıklarını uzaklaştırır ve çözünmüş gaz seviyesini doğal denge seviyesinin altına düşürür.
Sıvıların gazdan arındırılması ve köpürtülmesi, aşağıdaki işlemler gibi birçok amaç için gereklidir:
- Ölçüm hatalarını önlemek için partikül boyutu ölçümünden önce numune hazırlama
- Kavitasyon nedeniyle pompa aşınmasını azaltmak için pompalamadan önce yağ ve yağlayıcı gazdan arındırma
- Mikrobiyal büyümeyi azaltmak ve raf ömrünü uzatmak için meyve suyu, sos veya şarap gibi sıvı gıdaların gazdan arındırılması
- Uygulama, kürleme veya vakum infüzyonundan önce polimerlerin ve verniklerin gazdan arındırılması
Sıvıları sonikleştirirken, yayılan yüzeyden sıvı ortama yayılan ses dalgaları, frekansa bağlı oranlarla alternatif yüksek basınç ve düşük basınç döngülerine neden olur. Düşük basınç döngüsü sırasında, ultrasonik dalgalar sıvıda küçük vakum kabarcıkları veya boşluklar oluşturabilir. Çok sayıda küçük kabarcık, yüksek bir toplam kabarcık yüzey alanı oluşturur. Kabarcıklar ayrıca sıvı içinde iyi dağılmıştır. Çözünmüş gaz, geniş yüzey alanı yoluyla bu vakum kabarcıklarına geçer ve kabarcıkların boyutunu arttırır.
Akustik dalgalar, bitişik kabarcıkların dokunmasını ve birleşmesini destekleyerek kabarcıkların daha hızlı büyümesine yol açar. Sonikasyon dalgaları ayrıca damar yüzeylerinden kabarcıkların sallanmasına yardımcı olacak ve sıvı yüzeyinin altında kalan daha küçük kabarcıkları yükselmeye ve sıkışmış gazı çevreye salmaya zorlayacaktır.
Bir Hielscher 200 Watt ultrasonik işlemci kullanarak yağın ultrasonik gazdan arındırılması.
Test Edin
Sıvıların gazdan arındırılması ve köpürtülmesi işlemi kolayca görünür hale getirilebilir. Taze dökülmüş musluk suyunun bir cam kabında, ultrasonikasyon küçük asılı kabarcıkları birleşmeye ve hızla yukarı hareket etmeye zorlar. Bu etkiyi aşağıdaki ilerleme görüntüsünde görebilirsiniz.
Suyun Ultrasonik Gazdan Arındırılması (5 saniye)
Çalkalanmış yağ, çok sayıda asılı kabarcık veya köpük içerir. Özellikle soğutucularda bu bir sorundur. Orada, gaz kabarcıkları pompalarda veya nozullarda kavitasyona bağlı aşınmayı teşvik eder. Aşağıdaki ilerleme görüntüsü ultrasonik köpük giderme etkisini göstermektedir.
Ultrasonik gaz giderme: Sıkışmış gaz kabarcıkları ultrasonicator UP400St kullanılarak yağdan çıkarılır
Sonikasyon, berrak, bayat suda küçük vakum kabarcıkları üretecektir. Bu kabarcıklar, kabarcıkların içine göç eden çözünmüş gazla dolar. Sonuç olarak, baloncuklar büyür ve yukarı doğru hareket eder. Gaz giderme etkisi, herhangi bir yarı saydam sıvıda iyi görülebilir.
Ultrason, küçük asılı kabarcıkların sıvı yüzeyine yükselmesini iyileştirdiğinden, kabarcık ile sıvı arasındaki temas süresini de azaltır. Bu nedenle, gazın kabarcıktan sıvıya yeniden çözünmesini de sınırlar. Bu, yağlar veya reçineler gibi daha yüksek viskoziteli sıvılar için özellikle ilgi çekicidir. Kabarcıkların sıvı yüzeye hareket etmesi gerektiğinden, kabın sığ olması durumunda ultrasonik gaz giderme daha iyi çalışır, böylece yüzeye çıkma süresi daha kısa olur.
Görünür Etkilerin Ötesinde
Gaz giderme etkilerinin görsel inceleme ile ölçülmesinin doğruluğu sınırlıdır. Gaz içeriği ölçümleri, ultrasonik gaz giderme verimliliği hakkında bilgi vermenin daha doğru bir yoludur.
Sıvılar belirli bir miktarda çözünmüş gaz içerir. Gaz konsantrasyonu, sıcaklık, ortam basıncı veya sıvının çalkalanması gibi faktörlere bağlıdır. Sabit koşullar altında, gaz konsantrasyonu bir dengeye yaklaşacaktır. Ultrasonik gaz giderme koşulları değiştirecektir, çünkü sıvı düşük basınçlı kabarcıklara ve çalkalamaya maruz kalır. Bu nedenle, ultrasonikasyon sıvıdaki gaz konsantrasyonunu denge seviyesinin altına düşürecektir.
Sonikasyon durduğunda ve başlangıç koşulları yeniden kurulduğunda, sıvı herhangi bir gaza maruz kalmadıkça, örneğin kapalı bir şişede gaz konsantrasyonu yavaş yavaş ilk denge seviyesine tekrar yaklaşacaktır. Gazın sıvıya yeniden çözünmesi oldukça yavaş olduğundan, sonikasyondan sonra düşük gaz sıvısı ile çalışmak mümkündür. Aşağıdaki grafik bu etkiyi göstermektedir.
Suyun Ultrasonik Gazdan Arındırılması Çizimi
Emülsifiye Etme ve Dağıtmadan Önce Gazdan Arındırma
Ultrasonik gaz giderme, dispersiyonların ve emülsiyonların kalitesini artırabilir.
Sorun
Genellikle, emülsiyonlar ve dispersiyonlar, stabilitelerini arttırmak için yüzey aktif maddeler içerir. Yüzey aktif maddeler, dağılmış malzemenin sıvı fazda temasını ve birleşmesini veya topaklanmasını engelleyecektir. Bunun için, yüzey aktif maddeler her parçacığın etrafında bir tabaka oluşturacaktır. Aynı yüzey aktif maddeler, sıvı fazda asılı kalan gaz kabarcıklarını da kapsülleyebilir. Bu tür stabilize kabarcıkların çok sağlam olduğu kanıtlanabilir. Stabilize kabarcıklar yüzey aktif madde tüketir, emülsiyonun veya dispersiyonun kalitesini düşürür ve partikül boyutunu ölçerken düzensiz okumalar üretebilir.
Çözüm: Ultrasonik Gaz Giderme
Stabilize gaz kabarcıkları problemini azaltmak için, sıvılar sonikasyon ile gazdan arındırılmalıdır. Yağ veya toz gibi dağılma fazını eklemeden önce, üretilen kabarcıkların sayısı azalana kadar sıvıyı sonikleştirin. Diğer malzemeleri karıştırırken, karıştırırken yeni kabarcıklar veya girdap oluşturmaktan kaçının. Bu, gaz içeriğini hızlı bir şekilde artıracaktır.
Karbondioksiti Dışarı Zorlamak
Gaz giderme etkisi, kola, soda veya bira gibi gazlı içecekler içeren teneke kutu ve şişelerin sızıntı testinde kullanılmaktadır. Şişe sızdırmazlık testi hakkında daha fazla bilgi almak için lütfen buraya tıklayın.
Kısaca Ultrasonik Gaz Giderme
Sıvıların ultrasonik gazdan arındırılması, aşağıdaki kurulumu kullanırken daha iyi çalışır.
- Düşük ila orta derecede ultrasonik genlikler uygulayın!
- Geniş bir yüzey alanına sahip sonotrodlar kullanın, örneğin radyal olarak yayan sonotrodlar!
- Sonikasyon sırasında sıvı yüzeyinin üzerinde düşük bir basınç veya vakum sağlayın!
- Viskozitesini azaltmak için sıvıyı ısıtın!
- Sonikasyon sırasında veya sonrasında gaz ayrımı için sığ bir kap kullanın!
- Gaz kabarcıklarının yukarı hareket etmesine izin vermek için türbülanslı çalkalamadan kaçının!
Ultrasonik gaz giderme, toplu modda veya hat içi olarak kullanılabilir. Hat içi çalışma durumunda, gazın tahliyesi için bir dikey boru takılmalı ve bir gaz pompası uygulanmalıdır.