Uvod u ultrazvučno otplinjavanje:
Ultrazvučno otplinjavanje je postupak uklanjanja otopljenih plinova i/ili uvučenih malih mjehurića iz tekućine. Plinovi uklonjeni iz raznih tekućina, uključujući vodu, vosak za svijeće, polimer, epoksidnu smolu, silikonsko ulje, ljepila, premaze, napitke, tinte, premaze, transformatorsko ulje, proizvode za losione i suspenzije, motorno ulje itd. Otplinjavanje može značajno poboljšati kvalitetu konačnog proizvoda (smanjenje nedostataka, poboljšanje estetike itd.), za razliku od vakuumskog otplinjavanja intermitentnim metodama, ultrazvučno otplinjavanje može se provoditi kontinuiranim protokom.
Princip rada:
Ultrazvuk se širi od odašiljača zvuka do tekućeg medija, stvarajući naizmjenične pozitivne i negativne faze tlaka. U fazi negativnog tlaka (razrjeđivanje), ultrazvuk dovoljno visokog intenziteta može prevladati međumolekularnu adheziju i generirati veliki broj mikromjehurića blizu vakuuma u tekućini. Mjehurići udišu više plina tijekom širenja i ispuštaju ga tijekom skupljanja, što rezultira brzim povećanjem volumena. Taj se proces naziva "usmjerena" ili "rektificirana" difuzija. Zbog ravnomjerne raspodjele mjehurića u tekućini i velike ukupne površine tijekom akustične kavitacije u plinovitoj fazi, brzina migracije otopljenih plinova kroz zahvaćeni volumen tekućine je brza i jednolika. Rezultat je stvaranje velikog broja oscilirajućih mjehurića, koji sadrže plinove prethodno otopljene u tekućem mediju. Kada mjehurići skaču u ultrazvučnom polju, oni se ubrzavaju i stapaju jedan s drugim, tvoreći veće mjehuriće. Ovaj proces se odvija brzo sve dok mjehurići ne postignu dovoljan uzgon, plutaju na tekućini i ispuštaju prethodno zarobljeni plin u okolinu.
Fenomen kavitacije:
Ultrazvučno otplinjavanje uzrokovano je fenomenom kavitacije. Ultrazvuk prolazeći kroz tekućinu neprestano je komprimira i širi. Ultrazvuk visokog intenziteta daje energiju potrebnu za raspršivanje tekuće faze. Kada se postigne maksimalni tlak, dolazi do pucanja tekućine na mjestima sa slabom kohezijom. Nakon ovog puknuća pojavio se nadpritisak na mjestu puknuća i utvrđeno je postojanje nekih šupljina. U tim šupljinama plin otopljen u tekućini nakon kratkog vremena eksplodira u obliku mjehurića.
Eksperiment ultrazvučnog otplinjavanja:
1. Uklanjanje otopljenih plinova (degazacija)
Ulijte tekućinu u staklenu posudu ("početni uzorak") (bez namjernog uvođenja mjehurića, ima nekoliko suspendiranih mjehurića, ali većina plina koji treba ukloniti sadrži otopljene hlapljive tvari (1,5%)). Zatim izložite uzorak ultrazvuku otprilike 1 minutu i 15 sekundi ("izlaganje ultrazvuku"), tijekom kojeg se otopljeni plin izdvaja iz tekućine u obliku velikih suspendiranih mjehurića. Nakon toga ostavite stajati oko 5 minuta kako bi mjehurići s ekstrahiranim plinom izašli na površinu i pukli ("površina mjehurića i puknuće"), što je rezultiralo "degaziranim uzorkom" prikazanim na sljedećoj slici. Intenzitet kavitacije prolazi kroz značajne promjene tijekom ultrazvučnog procesa, a ponekad se ovaj "skok intenziteta" koristi kao automatska metoda za završetak procesa otplinjavanja.
Razlog za njegovu pojavu je sljedeći: ultrazvučni generator radi u režimu konstantne amplitude: kada je ultrazvučna amplituda postavljena, uvijek ostaje na istoj razini. Snaga koju daje generator automatski se prilagođava na temelju principa sličnih onima koji se koriste u tempomatu automobila, povećavajući izlaznu snagu motora kako bi se održala konstantna brzina (u našem primjeru, amplituda) pri vožnji uzbrdo. Kada se hlapljive frakcije potpuno otpline iz nafte, njihova se svojstva iznenada mijenjaju: kavitacija prelazi u stanje vakuumskog mjehurića umjesto u stanje napuhanog mjehurića. Za istu postavku amplitude, to će rezultirati većom potrošnjom energije, što će dovesti do "skoka" u intenzitetu kavitacije.
2. Uklonite suspendirane mjehuriće (degaziranje)
Najprije ručnim mikserom ubacite mjehuriće u tekućinu ("uvođenje mjehurića"). Zatim izložite uzorak ultrazvuku otprilike 1 minutu i 15 sekundi ("izlaganje ultrazvuku"), tijekom kojeg se mali suspendirani mjehurići stapaju u veće mjehuriće većeg uzgona. Nakon ovog koraka slijedi razdoblje stajanja od približno 5 minuta kako bi veliki mjehurići izašli na površinu i puknuli ("površina mjehurića i puknuće"), što je rezultiralo "otplinjenim uzorkom" prikazanim na sljedećoj slici.
Prednost:
1. U usporedbi s drugim procesima, ultrazvučno otplinjavanje ne zahtijeva visoku temperaturu, visoki tlak, dobru sigurnost, jednostavan rad i praktično održavanje.
2. U usporedbi s konvencionalnim metodama, ultrazvučna oprema je jednostavna, ima niske troškove proizvodnje i značajne sveobuhvatne ekonomske koristi.
3. Ima širok spektar i široku primjenjivost, a velika većina tekućina može se degazirati pomoću ultrazvuka.
4. Neka vaš učinak tekućeg materijala bude dosljedan.
5. Uklonite otopljene plinove i/ili uvučene mjehuriće koji ometaju namjeravanu upotrebu tekućine.
6. Poboljšajte izgled uz otplinjavanje, homogeniziranje i produljenje roka trajanja tekućine.
