Ce este degazarea cu ultrasunete?

 

Introducere în degazarea cu ultrasunete:

 

Degazarea cu ultrasunete este procesul de îndepărtare a gazelor dizolvate și/sau a bulelor mici antrenate dintr-un lichid. Gaze îndepărtate din diferite lichide, inclusiv apă, ceară de lumânare, polimer, rășină epoxidica, ulei siliconic, adezivi, acoperiri, băuturi, cerneluri, acoperiri, ulei de transformator, loțiuni și produse de suspensie, ulei de motor etc. Degazarea poate îmbunătăți semnificativ calitatea produsul final (reducerea defectelor, îmbunătățirea esteticii etc.), spre deosebire de degazarea în vid prin metode intermitente, degazarea cu ultrasunete poate fi efectuată în regim de flux continuu.

 

 

Principiul de funcționare:

 

Ultrasunetele se propagă de la un transmițător de sunet la un mediu lichid, producând faze alternative de presiune pozitivă și negativă. În etapa de presiune negativă (diluare), ultrasunetele de intensitate suficient de mare pot depăși aderența intermoleculară și pot genera un număr mare de microbule aproape de vid în lichid. Bulele inhalează mai mult gaz în timpul expansiunii și îl eliberează în timpul contracției, rezultând o creștere rapidă a volumului. Acest proces se numește difuzie „dirijată” sau „rectificată”. Datorită distribuției uniforme a bulelor în lichid și a suprafeței totale mari în timpul cavitației acustice în fază gazoasă, rata de migrare a gazelor dizolvate în volumul lichidului afectat este rapidă și uniformă. Rezultatul este formarea unui număr mare de bule oscilante, care conțin gaze dizolvate anterior în medii lichide. Când bulele sar în câmpul ultrasonic, ele accelerează și se contopesc unele cu altele, formând bule mai mari. Acest proces se desfășoară rapid până când bulele ating suficientă flotabilitate, plutesc pe lichid și eliberează gazul prins anterior în mediu.

 

 

Fenomene de cavitație:

 

Degazarea cu ultrasunete este cauzată de fenomenul de cavitație. Ultrasunetele care trec prin lichid îl comprimă și îl extind în mod continuu. Ultrasunetele de mare intensitate furnizează energia necesară dispersării fazei lichide. Când se atinge presiunea maximă, se produce ruperea lichidului în puncte cu coeziune slabă. După această ruptură, în punctul de rupere a apărut suprapresiune și s-au constatat că există unele cavități. În aceste goluri, gazul dizolvat în lichid explodează sub formă de bule după o perioadă scurtă de timp.

 

 

 

Experiment de degazare cu ultrasunete:

 

1. Îndepărtarea gazelor dizolvate (degazare)

Se toarnă lichidul într-un recipient de sticlă („probă inițială”) (fără a introduce intenționat bule, există unele bule în suspensie, dar cea mai mare parte a gazului de îndepărtat conține substanțe volatile dizolvate (1,5%)). Apoi expuneți proba la ultrasunete timp de aproximativ 1 minut și 15 secunde („expunere la ultrasunete”), timp în care gazul dizolvat este extras din lichid sub formă de bule mari suspendate. După aceea, lăsați-l să stea aproximativ 5 minute pentru a permite bulelor cu gaz extras să iasă la suprafață și să se rupă („suprafața bulei și ruptura”), rezultând „proba degazată” prezentată în figura următoare. Intensitatea cavitației suferă modificări semnificative în timpul procesului cu ultrasunete, iar uneori acest „salt de intensitate” este folosit ca metodă automată pentru a încheia procesul de degazare.

Motivul apariției sale este următorul: generatorul de ultrasunete funcționează în modul de amplitudine constantă: odată ce amplitudinea ultrasonică este setată, acesta rămâne întotdeauna la același nivel. Puterea furnizată de generator este reglată automat pe baza unor principii asemănătoare cu cele utilizate în controlul vitezei auto, crescând puterea motorului pentru a menține o viteză constantă (în exemplul nostru, amplitudine) atunci când mergeți în deal. Când fracțiile volatile sunt complet degazate din ulei, proprietățile lor se schimbă brusc: cavitația intră într-o stare de bule de vid în loc de starea de bule umflate. Pentru aceeași setare a amplitudinii, acest lucru va duce la un consum mai mare de energie, ceea ce duce la un „salt” în intensitatea cavitației.

 

 

2. Îndepărtați bulele suspendate (degazare)

În primul rând, utilizați un mixer portabil pentru a introduce bule în lichid („introducerea bulelor”). Apoi expuneți proba la ultrasunete timp de aproximativ 1 minut și 15 secunde („expunerea la ultrasunete”), timp în care bulele mici suspendate se contopesc în bule mai mari cu flotabilitate mai mare. După această etapă, există o perioadă de repaus de aproximativ 5 minute pentru a permite bulelor mari să iasă la suprafață și să se rupă („suprafața bulei și ruptura”), rezultând „proba degazată” prezentată în figura următoare.

 

 

Avantaj:

 

1. În comparație cu alte procese, degazarea cu ultrasunete nu necesită temperatură ridicată, presiune ridicată, siguranță bună, operare simplă și întreținere convenabilă.

2. În comparație cu metodele convenționale, echipamentul cu ultrasunete este simplu, are costuri de producție scăzute și beneficii economice cuprinzătoare semnificative.

3. Are spectru larg și aplicabilitate largă, iar marea majoritate a lichidelor pot fi degazate folosind ultrasunete.

4. Păstrați efectul de material lichid consistent.

5. Eliminați gazele dizolvate și/sau bulele antrenate care interferează cu utilizarea prevăzută a lichidului.

6. Îmbunătățiți aspectul în timp ce se degazează, se omogenizează și se prelungește durata de valabilitate a lichidului.