Suyuqliklarni ultratovush yordamida gazsizlantirish va koʻpiksizlantirish

Suyuqliklarni ultratovush yordamida gazsizlantirish va koʻpiksizlantirish juda samarali jarayondir. Ultratovush bilan ishlov berish suyuqlikdagi muallaq holatdagi mayda gaz pufakchalarini chiqarib tashlaydi va erigan gaz miqdorini tabiiy muvozanat darajasidan pastga tushiradi.

Suyuqliklarni gazsizlantirish va koʻpiksizlantirish koʻplab maqsadlar, jumladan, quyidagi jarayonlar uchun zarur:

• oʻlchash xatolarining oldini olish uchun zarrachalar oʻlchamini oʻlchashdan oldin namuna tayyorlash
• kavitatsiya tufayli nasosning yeyilishini kamaytirish uchun nasos bilan haydashdan oldin moy va moylash materiallarini gazsizlantirish
• mikroorganizmlarning oʻsishini kamaytirish va saqlash muddatini uzaytirish uchun suyuq oziq-ovqat mahsulotlarini, masalan, sharbat, sous yoki vinoni gazsizlantirish
• qoʻllash, qotirish yoki vakuumli infuziyadan oldin polimerlar va laklarni gazsizlantirish

Suyuqliklarga ultratovush bilan ishlov berilganda, nurlantiruvchi yuzadan suyuq muhitga tarqaladigan tovush toʻlqinlari navbatma-navbat yuqori va past bosim sikllarini hosil qiladi; ularning takrorlanish tezligi chastotaga bogʻliq. Past bosim siklida ultratovush toʻlqinlari suyuqlikda mayda vakuum pufakchalari yoki boʻshliqlar hosil qilishi mumkin. Koʻp sonli mayda pufakchalar katta umumiy sirt yuzasini hosil qiladi. Pufakchalar suyuqlikda ham yaxshi taqsimlanadi. Erigan gaz katta sirt yuzasi orqali ushbu vakuum pufakchalariga oʻtadi va ularning oʻlchamini oshiradi.
Akustik toʻlqinlar qoʻshni pufakchalarning bir-biriga tegishi va qoʻshilishini qoʻllab-quvvatlab, ularning oʻsishini tezlashtiradi. Ultratovush bilan ishlov berish toʻlqinlari pufakchalarni idish yuzalaridan ajratishga ham yordam beradi hamda suyuqlik yuzasi ostida turgan kichikroq pufakchalarni yuqoriga koʻtarilib, ularda qamalib qolgan gazni atrof-muhitga chiqarishga majbur qiladi.

Sinab koʻring

Suyuqliklarni gazsizlantirish va koʻpiksizlantirish jarayonini osongina koʻzga koʻrinadigan qilish mumkin. Yangi quyilgan vodoprovod suvi solingan shisha stakanda ultratovush bilan ishlov berish muallaq holatdagi mayda pufakchalarni qoʻshilishga va tezda yuqoriga koʻtarilishga majbur qiladi. Bu taʼsirni quyidagi jarayon tasvirida koʻrishingiz mumkin.

Suvni ultratovush yordamida gazsizlantirish (5 soniya)

Aralashtirilgan moyda koʻp sonli muallaq pufakchalar yoki koʻpik boʻladi. Bu, ayniqsa, sovitish suyuqliklarida muammo tugʻdiradi. Ularda gaz pufakchalari nasoslar yoki soplolarda kavitatsiya tufayli yuzaga keladigan yeyilishni kuchaytiradi. Quyidagi jarayon tasviri ultratovush yordamida koʻpiksizlantirish taʼsirini koʻrsatadi.

Ultratovush yordamida gazsizlantirish: qamalib qolgan gaz pufakchalari UP400St ultratovush qurilmasi yordamida moydan chiqarib tashlanadi

Ultratovush bilan ishlov berish tiniq, turib qolgan suvda mayda vakuum pufakchalarini hosil qiladi. Bu pufakchalar ularga oʻtadigan erigan gaz bilan toʻladi. Natijada pufakchalar kattalashadi va yuqoriga koʻtariladi. Gazsizlantirish taʼsiri har qanday yorugʻlik oʻtkazuvchi suyuqlikda yaxshi koʻrinadi.
Ultratovush muallaq holatdagi mayda pufakchalarning suyuqlik yuzasiga koʻtarilishini yaxshilagani uchun, pufakcha bilan suyuqlik oʻrtasidagi aloqa vaqtini ham qisqartiradi. Shu sababli u gazning pufakchadan suyuqlikka qayta erishini ham cheklaydi. Bu moylar yoki qatronlar kabi qovushqoqligi yuqoriroq suyuqliklar uchun alohida ahamiyatga ega. Pufakchalar suyuqlik yuzasiga koʻtarilishi kerakligi sababli, yuzaga yetib borish vaqti qisqaroq boʻlishini taʼminlaydigan sayoz idishda ultratovush yordamida gazsizlantirish yaxshiroq ishlaydi.

Koʻzga koʻrinadigan taʼsirlardan tashqari

Gazsizlantirish taʼsirini koʻz bilan kuzatib oʻlchashning aniqligi cheklangan. Gaz miqdorini oʻlchash ultratovush yordamida gazsizlantirish samaradorligini aniqlashning aniqroq usulidir.

Suyuqliklarda maʼlum miqdorda erigan gaz mavjud. Gaz konsentratsiyasi harorat, atrof-muhit bosimi yoki suyuqlikni aralashtirish kabi omillarga bogʻliq. Oʻzgarmas sharoitlarda gaz konsentratsiyasi muvozanatga yaqinlashadi. Ultratovush yordamida gazsizlantirish sharoitlarni oʻzgartiradi, chunki suyuqlik past bosimli pufakchalar va aralashtirish taʼsiriga duchor boʻladi. Shuning uchun ultratovush bilan ishlov berish suyuqlikdagi gaz konsentratsiyasini muvozanat darajasidan pastga tushiradi.
Ultratovush bilan ishlov berish toʻxtatilganda va dastlabki sharoitlar tiklanganda, suyuqlik hech qanday gaz taʼsiriga duchor boʻlmasa, masalan, yopiq butilkada boʻlsa, bundan mustasno, gaz konsentratsiyasi asta-sekin yana dastlabki muvozanat darajasiga yaqinlashadi. Gazning suyuqlikda qayta erishi ancha sekin kechgani uchun, ultratovush bilan ishlov berilgandan keyin gaz miqdori kam boʻlgan suyuqlik bilan ishlash mumkin. Quyidagi grafik bu taʼsirni koʻrsatadi.

Suvni ultratovush yordamida gazsizlantirish tasviri

Emulsiyalash va disperslashdan oldin gazsizlantirish

Ultratovush yordamida gazsizlantirish dispersiyalar va emulsiyalar sifatini yaxshilashi mumkin.

Muammo

Emulsiyalar va dispersiyalar barqarorligini oshirish uchun ularning tarkibida koʻpincha sirt-faol moddalar boʻladi. Sirt-faol moddalar suyuq fazadagi disperslangan materialning oʻzaro tegishini va qoʻshilishini yoki aglomeratsiyasini toʻxtatib turadi. Buning uchun sirt-faol moddalar har bir zarracha atrofida qatlam hosil qiladi. Xuddi shu sirt-faol moddalar suyuq fazada muallaq holatdagi gaz pufakchalarini ham oʻrab olishi mumkin. Bunday barqarorlashtirilgan pufakchalar juda chidamli boʻlishi mumkin. Barqarorlashtirilgan pufakchalar sirt-faol moddani sarflaydi, emulsiya yoki dispersiya sifatini pasaytiradi va zarrachalar oʻlchamini oʻlchashda tartibsiz oʻlchov natijalarini keltirib chiqarishi mumkin.

Yechim: ultratovush yordamida gazsizlantirish

Barqarorlashtirilgan gaz pufakchalari muammosini kamaytirish uchun suyuqliklarni ultratovush bilan ishlov berib gazsizlantirish kerak. Moy yoki kukun kabi dispers fazani qoʻshishdan oldin, hosil boʻlayotgan pufakchalar soni kamayguncha suyuqlikka ultratovush bilan ishlov bering. Boshqa materiallarni qoʻshib aralashtirayotganda yangi pufakchalar yoki uyurma hosil qilishdan saqlaning. Ularning hosil boʻlishi gaz miqdorini tez oshiradi.
 

Suv asosidagi burgʻilash eritmasi UIP1000hd ultratovush qurilmasi yordamida ultratovush bilan gazsizlantirishdan oldin va keyin
Tadqiqot va rasm: Amani va boshqalar, 2016

Karbonat angidridni chiqarib yuborish

Gazsizlantirish taʼsiri kola, gazlangan ichimlik yoki pivo kabi gazlangan ichimliklar solingan bankalar va butilkalarning sizib chiqishga tekshiruvida qoʻllaniladi. Butilkalarni sizib chiqishga tekshirish haqida qoʻshimcha maʼlumot olish uchun shu yerni bosing.

Ultratovush yordamida gazsizlantirish haqida qisqacha

Quyidagi ish sharoitlari qoʻllanilganda suyuqliklarni ultratovush yordamida gazsizlantirish yaxshiroq ishlaydi.

• Past va oʻrtacha ultratovush amplitudalarini qoʻllang!
• Sirt yuzasi katta boʻlgan sonotrodlardan, masalan, radial yoʻnalishda nurlantiruvchi sonotrodlardan foydalaning!
• Ultratovush bilan ishlov berish vaqtida suyuqlik yuzasi ustida past bosim yoki vakuumni taʼminlang!
• Qovushqoqligini kamaytirish uchun suyuqlikni qizdiring!
• Ultratovush bilan ishlov berish vaqtida yoki undan keyin gazni ajratish uchun sayoz idishdan foydalaning!
• Gaz pufakchalarining yuqoriga koʻtarilishiga imkon berish uchun turbulent aralashtirishdan saqlaning!

Ultratovush yordamida gazsizlantirishni partiyali rejimda yoki oqim liniyasida qoʻllash mumkin. Oqim liniyasida ishlaganda gazni chiqarish uchun tik quvur oʻrnatish va gaz nasosidan foydalanish kerak.

Adabiyotlar / Manbalar

• 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.
• 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. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2, 2016. 21-30.
• Haghayeghi R.; Kapranos P. (2014): The effect of processing parameters on ultrasonic degassing efficiency. Materials Letter Volume 116, 1 February 2014. 399-401.
• Servant G.; Caltagirone J.P.; Gérard A.; Laborde J.L.; Hita A. (2000): Numerical simulation of cavitation bubble dynamics induced by ultrasound waves in a high frequency reactor. Ultrasonics Sonochemistry Volume 7, Issue 4, October 2000. 217-227.