Введение в ультразвуковую дегазацию:
Ультразвуковая дегазация — это процесс удаления растворенных газов и/или унесенных мелких пузырьков из жидкости. Газы, удаленные из различных жидкостей, в том числе воды, свечного воска, полимера, эпоксидной смолы, силиконового масла, клеев, покрытий, напитков, чернил, покрытий, трансформаторного масла, лосьонов и суспензий, моторного масла и т. д. Дегазация позволяет значительно улучшить качество конечного продукта (уменьшение дефектов, улучшение эстетики и т. д.), в отличие от вакуумной дегазации прерывистыми методами, ультразвуковую дегазацию можно проводить в непрерывном проточном режиме.
Принцип работы:
Ультразвук распространяется от звукового передатчика к жидкой среде, создавая чередующиеся фазы положительного и отрицательного давления. На стадии отрицательного давления (разбавления) ультразвук достаточно высокой интенсивности может преодолеть межмолекулярную адгезию и создать в жидкости большое количество околовакуумных микропузырьков. Пузырьки втягивают больше газа во время расширения и выделяют его во время сжатия, что приводит к быстрому увеличению объема. Этот процесс называется «направленной» или «выпрямленной» диффузией. Благодаря равномерному распределению пузырьков в жидкости и большой общей площади поверхности при газофазной акустической кавитации скорость миграции растворенных газов по всему воздействующему объему жидкости быстрая и равномерная. В результате образуется большое количество колеблющихся пузырьков, содержащих газы, ранее растворенные в жидких средах. Когда пузырьки подпрыгивают в ультразвуковом поле, они ускоряются и сливаются друг с другом, образуя пузырьки большего размера. Этот процесс протекает быстро, пока пузырьки не достигнут достаточной плавучести, не всплывут на жидкость и не выпустят ранее захваченный газ в окружающую среду.
Кавитационные явления:
Ультразвуковая дегазация вызвана явлением кавитации. Ультразвук, проходя через жидкость, непрерывно сжимает и расширяет ее. Ультразвук высокой интенсивности обеспечивает энергию, необходимую для диспергирования жидкой фазы. При достижении максимального давления разрыв жидкости происходит в местах со слабым сцеплением. После этого разрыва в месте разрыва возникло избыточное давление и обнаружилось наличие полостей. В этих пустотах растворенный в жидкости газ через небольшой промежуток времени взрывается в виде пузырьков.
Эксперимент по ультразвуковой дегазации:
1. Удаление растворенных газов (дегазация)
Перелейте жидкость в стеклянный контейнер («исходная проба») (не вводя пузырьков намеренно, есть несколько взвешенных пузырьков, но большая часть удаляемого газа содержит растворенные летучие вещества (1,5%)). Затем подвергают образец воздействию ультразвука в течение примерно 1 минуты 15 секунд («ультразвуковое воздействие»), в ходе которого растворенный газ выделяется из жидкости в виде крупных взвешенных пузырьков. После этого дайте ему постоять около 5 минут, чтобы пузырьки с извлеченным газом поднялись на поверхность и лопнули («поверхность пузырьков и разрыв»), в результате чего получился «дегазированный образец», показанный на следующем рисунке. Интенсивность кавитации претерпевает значительные изменения в ходе ультразвукового процесса, и иногда этот «скачок интенсивности» используется как автоматический метод прекращения процесса дегазации.
Причина его возникновения в следующем: ультразвуковой генератор работает в режиме постоянной амплитуды: однажды установив амплитуду ультразвука, она всегда остается на одном уровне. Мощность, обеспечиваемая генератором, автоматически регулируется на основе принципов, аналогичных тем, которые используются в автомобильном круиз-контроле, увеличивая выходную мощность двигателя для поддержания постоянной скорости (в нашем примере амплитуды) при движении в гору. При полной дегазации летучих фракций из нефти их свойства внезапно меняются: кавитация переходит в состояние вакуумно-пузырькового состояния вместо состояния надутого пузыря. При той же настройке амплитуды это приведет к увеличению энергопотребления, что приведет к «скачку» интенсивности кавитации.
2. Удаление взвешенных пузырьков (дегазация).
Во-первых, с помощью ручного миксера введите в жидкость пузырьки («введение пузырьков»). Затем подвергнуть образец воздействию ультразвука примерно на 1 минуту и 15 секунд («ультразвуковое воздействие»), в течение которого маленькие взвешенные пузырьки сливаются в более крупные пузырьки с более высокой плавучестью. После этого этапа необходимо подождать примерно 5 минут, чтобы позволить большим пузырькам всплыть на поверхность и лопнуть («поверхность пузырьков и разрыв»), в результате чего образуется «дегазированный образец», показанный на следующем рисунке.
Преимущество:
1. По сравнению с другими процессами ультразвуковая дегазация не требует высокой температуры, высокого давления, хорошей безопасности, простоты эксплуатации и удобного обслуживания.
2. По сравнению с традиционными методами ультразвуковое оборудование простое, имеет низкие производственные затраты и значительную комплексную экономическую выгоду.
3. Он имеет широкий спектр и широкую применимость. Подавляющее большинство жидкостей можно дегазировать с помощью ультразвука.
4. Сохраняйте постоянный эффект жидкого материала.
5. Устраните растворенные газы и/или пузырьки, мешающие использованию жидкости по назначению.
6. Улучшить внешний вид за счет дегазации, гомогенизации и продления срока хранения жидкости.
