Technologia ultradźwiękowa w zastosowaniu odgazowania

Odgazowanie ultradźwiękowe to metoda fizyczna wykorzystująca fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (zwykle 20 kHz–1 MHz) do usuwania gazów rozpuszczonych lub rozproszonych w cieczach. Technologia ta jest szeroko stosowana w metalurgii, przemyśle chemicznym, spożywczym, medycynie i innych dziedzinach. Ma zalety wysokiej wydajności, oszczędności energii i ochrony środowiska i może zastąpić tradycyjne metody ogrzewania lub odgazowywania próżniowego. Lokalne chwilowe wysokie ciśnienie skutecznie usuwa powietrze znajdujące się wewnątrz cieczy.

Istniejące systemy odgazowywania można ulepszyć tak, aby nie niszczyły składników żywności. I

takie jak ogrzewanie, próżnia lub barbotowanie. Stosowany na skalę przemysłową, np. w przemyśle spożywczym i

Kawitacja ultradźwiękowa może ulepszyć przemysł bez napojów, roztwory chemiczne, oleje hydrauliczne, chłodziwa, płyny wiertnicze, surową kondensację bakterii, wytwarzać oleje bakteryjne, emulsje, farby, atramenty, kleje, utratę lub śmierć zjadliwości, aby uzyskać lakiery, powłoki, żywice epoksydowe, szampony, detergenty i wiele innych produktów.

Zasada odgazowania ultradźwiękowego

Efekt kawitacji powoduje wytrącanie się gazu

Kiedy fale ultradźwiękowe rozchodzą się w cieczy, powstają pęcherzyki kawitacyjne, a proces ich wzrostu i zapadania sprzyja odgazowaniu poprzez następujące mechanizmy:

Agregacja jąder gazu: maleńkie jądra gazu (gaz rozpuszczony) w cieczy rozszerzają się w fazie ujemnego ciśnienia fali dźwiękowej, tworząc mikropęcherzyki.

Łączenie się pęcherzyków: pęcherzyki kawitacyjne łączą się z otaczającym rozpuszczonym gazem podczas oscylacji, zwiększając rozmiar pęcherzyków.

Wzrost wyporu: duże pęcherzyki szybko unoszą się na powierzchnię cieczy i wydostają się na skutek wyporu.

Strumieniowanie akustyczne

Makroskopowy przepływ cieczy generowany przez ultradźwięki zwiększa wydajność przesyłu gazu i pozwala uniknąć lokalnego wzbogacania gazu.

Czynniki wpływające

Częstotliwość: Niska częstotliwość (20–50 kHz) bardziej sprzyja powstawaniu dużych pęcherzyków i jest odpowiednia dla cieczy o dużej lepkości.

Moc: Należy ją zoptymalizować, aby uniknąć nadmiernej kawitacji i rozpryskiwania cieczy.

Właściwości cieczy: Lepkość, napięcie powierzchniowe i rozpuszczalność w gazie wpływają na szybkość odgazowania.

Zastosowanie odgazowywania ultradźwiękowego

Odgazowanie stopionego metalu (przemysł metalurgiczny)

Odlew ze stopu aluminium/magnezu: usuwa szkodliwe gazy, takie jak H₂, zapobiega defektom porów i poprawia właściwości mechaniczne materiału.

Obróbka cieczy stalowych: redukcja wtrąceń tlenkowych i poprawa jakości wlewków.

Przemysł chemiczny i polimerowy

Odgazowanie polimeru: usuń pęcherzyki w żywicach i klejach, aby poprawić jednorodność produktu.

Układ reakcji chemicznych: unikaj reakcji ubocznych gazu zakłócających proces katalityczny.

Jedzenie i medycyna

Odtlenienie napojów: przedłużenie trwałości piwa i soku.

Leczenie płynami medycznymi: należy upewnić się, że w zastrzykach lub preparatach biologicznych nie pozostały pęcherzyki.

Uzdatnianie wody

Usuń rozpuszczony tlen: zapobiegaj korozji rurociągu i rozwojowi drobnoustrojów.

Zalety

Energooszczędny i wydajny: o ponad 50% niższe zużycie energii niż odgazowanie próżniowe, skrócony czas przetwarzania.

Proces nietermiczny: odpowiedni dla cieczy wrażliwych na ciepło (takich jak czynniki biologiczne).

Integracja w linii: może być stosowana z ciągłymi liniami produkcyjnymi.

Wniosek

Jako proces ekologiczny, odgazowanie ultradźwiękowe okazało się niezastąpioną wartością w wielu dziedzinach przemysłu. W przyszłości, wraz z udoskonalaniem sprzętu akustycznego, jego zakres zastosowań będzie jeszcze bardziej poszerzany.