Úvod do ultrazvukového odplyňování:
Ultrazvukové odplyňování je proces odstraňování rozpuštěných plynů a/nebo strhávaných malých bublinek z kapaliny. Plyny odstraněné z různých kapalin, včetně vody, vosku ze svíček, polymeru, epoxidové pryskyřice, silikonového oleje, lepidel, nátěrů, nápojů, inkoustů, nátěrů, transformátorového oleje, lotionů a suspenzí, motorového oleje atd. Odplynění může výrazně zlepšit kvalitu konečný produkt (snížení defektů, zlepšení estetiky atd.), na rozdíl od vakuového odplyňování pomocí přerušovaných metod, lze ultrazvukové odplyňování provádět v režimu kontinuálního průtoku.
Provozní princip:
Ultrazvuk se šíří ze zvukového vysílače do kapalného média a vytváří střídavé pozitivní a negativní tlakové fáze. Ve fázi podtlaku (zředění) může ultrazvuk dostatečně vysoké intenzity překonat intermolekulární adhezi a vytvořit v kapalině velký počet mikrobublin blízkých vakuu. Bubliny během expanze vdechují více plynu a uvolňují ho při kontrakci, což má za následek rychlý nárůst objemu. Tento proces se nazývá "řízená" nebo "usměrněná" difúze. Díky rovnoměrnému rozložení bublin v kapalině a velkému celkovému povrchu během akustické kavitace v plynné fázi je rychlost migrace rozpuštěných plynů v celém objemu ovlivněné kapaliny rychlá a rovnoměrná. Výsledkem je vznik velkého množství oscilujících bublin, které obsahují plyny dříve rozpuštěné v kapalném médiu. Když bubliny přeskakují v ultrazvukovém poli, zrychlují se a vzájemně se spojují a tvoří větší bubliny. Tento proces probíhá rychle, dokud bubliny nedosáhnou dostatečného vztlaku, plavou na kapalině a uvolní dříve zachycený plyn do prostředí.
Kavitační jevy:
Ultrazvukové odplynění je způsobeno jevem kavitace. Ultrazvuk procházející kapalinou ji neustále stlačuje a roztahuje. Ultrazvuk o vysoké intenzitě poskytuje energii potřebnou k rozptýlení kapalné fáze. Když je dosaženo maximálního tlaku, dochází k prasknutí kapaliny v místech se slabou soudržností. Po této ruptuře se v místě ruptury objevil přetlak a bylo zjištěno, že existují nějaké dutiny. V těchto dutinách plyn rozpuštěný v kapalině po krátké době exploduje ve formě bublin.
Experiment ultrazvukového odplynění:
1. Odstranění rozpuštěných plynů (odplynění)
Nalijte kapalinu do skleněné nádoby ("počáteční vzorek") (bez záměrného vnášení bublin, existují nějaké suspendované bubliny, ale většina plynu, který má být odstraněn, obsahuje rozpuštěné těkavé látky (1,5%)). Poté vystavte vzorek ultrazvuku po dobu přibližně 1 minuty a 15 sekund ("ultrazvuková expozice"), během které je rozpuštěný plyn extrahován z kapaliny ve formě velkých suspendovaných bublin. Poté nechte asi 5 minut odstát, aby se bublinky s extrahovaným plynem dostaly na povrch a praskly („povrch bublin a prasknutí“), čímž vznikne „odplyněný vzorek“ znázorněný na následujícím obrázku. Intenzita kavitace prochází během ultrazvukového procesu výraznými změnami a někdy se tento „skok intenzity“ používá jako automatická metoda k ukončení procesu odplyňování.
Důvod jeho výskytu je následující: ultrazvukový generátor pracuje v režimu konstantní amplitudy: jakmile je amplituda ultrazvuku nastavena, zůstává vždy na stejné úrovni. Výkon poskytovaný generátorem se automaticky upravuje na základě principů podobných těm, které se používají u tempomatu automobilů, čímž se zvyšuje výkon motoru pro udržení konstantní rychlosti (v našem příkladu amplitudy) při jízdě do kopce. Když jsou těkavé frakce zcela odplyněny z ropy, jejich vlastnosti se náhle změní: kavitace přechází do stavu vakuové bubliny namísto stavu nafouknuté bubliny. Při stejném nastavení amplitudy to bude mít za následek vyšší spotřebu energie, což povede ke „skoku“ v intenzitě kavitace.
2. Odstraňte suspendované bubliny (odplynění)
Nejprve použijte ruční mixér k zavedení bublin do kapaliny ("zavádění bublin"). Poté vystavte vzorek ultrazvuku po dobu přibližně 1 minuty a 15 sekund ("ultrazvuková expozice"), během které se malé suspendované bublinky spojí do větších bublinek s vyšším vztlakem. Po tomto kroku následuje doba stání přibližně 5 minut, aby se umožnilo velkým bublinám vynořit se na povrch a prasknout („povrch bublin a prasknutí“), což vede k „odplyněnému vzorku“ znázorněnému na následujícím obrázku.
Výhoda:
1. Ve srovnání s jinými procesy ultrazvukové odplyňování nevyžaduje vysokou teplotu, vysoký tlak, dobrou bezpečnost, jednoduchou obsluhu a pohodlnou údržbu.
2. Ve srovnání s konvenčními metodami je ultrazvukové zařízení jednoduché, má nízké výrobní náklady a významné komplexní ekonomické výhody.
3. Má široké spektrum a širokou použitelnost a velkou většinu kapalin lze odplynit pomocí ultrazvuku.
4. Udržujte svůj efekt tekutého materiálu konzistentní.
5. Odstraňte rozpuštěné plyny a/nebo unášené bubliny, které narušují zamýšlené použití kapaliny.
6. Zlepšení vzhledu při odplynění, homogenizaci a prodloužení trvanlivosti kapaliny.
