Ultrasons Dégazage et écumage des liquides
Dégazage et démoussage des liquides est une application intéressante de dispositifs à ultrasons. Dans ce cas, les ultrasons supprime les petites bulles de gaz en suspension dans le liquide et réduit le niveau de gaz dissous au-dessous du niveau d'équilibre naturel.
Le dégazage et démoussage des liquides est nécessaire à de nombreuses fins, telles que:
- préparation de l'échantillon avant la mesure de la taille des particules pour éviter des erreurs de mesure
- l'huile et le dégazage de lubrifiant avant de pomper pour réduire l'usure de la pompe due à la cavitation
- dégazage de liquides alimentaires, par exemple, jus, sauce ou vin, pour réduire la croissance microbienne et augmenter la durée de vie
- dégazage de polymères et de vernis avant l'application et le durcissement
Lorsque sonication liquides, les ondes sonores qui se propagent à partir de la surface de rayonnement dans le milieu liquide conduisent à haute pression alternée (compression) et basse pression (cycles de raréfaction), avec des taux en fonction de la fréquence. Au cours du cycle à basse pression, les ondes ultrasonores peuvent créer de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Le grand nombre de petites bulles génère une grande aire de surface totale des bulles. Les bulles sont également bien réparties dans le liquide. gaz dissous migre dans ceux-ci sous vide (basse pression) par l'intermédiaire de bulles de la grande surface et augmente la taille des bulles.
Les ondes acoustiques soutiennent le toucher et la coalescence des bulles adjacentes conduisant à une croissance accélérée des bulles. Les ondes de sonication aideront aussi à secouer bulles sur les surfaces des vaisseaux et forcera les petites bulles de repos en dessous de la surface de liquide à monter à travers et libérer le gaz emprisonné dans l'environnement.
Mettre à l'épreuve
Le processus de dégazage et démoussage des liquides peut être rendu visible facilement. Dans un récipient en verre d'eau du robinet fraîchement coulé, ultrasonication forcera les petites bulles en suspension (nébulosité) à s'unir et de se déplacer rapidement. Vous pouvez voir cet effet à l'image de progression ci-dessous. S'il vous plaît cliquer sur l'image ci-dessous pour agrandir les images.
huile agitée contient un nombre élevé de bulles en suspension (mousse). En particulier dans les liquides de refroidissement, c'est un problème, car les bulles favorisent l'usure induite par cavitation dans les pompes et les buses. L'image de progression ci-dessous montre l'effet anti-mousse à ultrasons. Cliquez sur l'image ci-dessous pour agrandir les images.
Au-delà des effets visibles
Bien que la détermination visible des effets de dégazage est limitée dans la précision, les mesures de teneur en gaz, par exemple par radiographie à neutrons, sont un moyen plus précis de dire sur l'efficacité de dégazage par ultrasons.
Les fluides contiennent une certaine quantité de gaz dissous. La concentration du gaz dépend de facteurs tels que la température, la pression ambiante, l'agitation du liquide. Dans des conditions constantes, la concentration de gaz se rapprochera un équilibre. dégazage sous ultrasons va changer les conditions, parce que le liquide est exposé à bulles basse pression et agitation. Par conséquent, ultrasonication réduira la concentration de gaz dans le liquide sous l'ancien niveau d'équilibre.
Lorsque la sonication arrête et les conditions initiales sont rétablies, la concentration de gaz se rapprochera lentement le niveau d'équilibre initial à nouveau, à moins que le liquide ne soit pas exposé à un gaz, par exemple dans une bouteille fermée. Parce que la re-dissolution du gaz dans le liquide est assez lent, il est possible de travailler avec le liquide à faible gaz après traitement par ultrasons. Le graphique ci-dessous illustre cet effet. (Cliquez pour agrandir. )
Dégazage avant émulsification et Dispersant
dégazage par ultrasons peut contribuer de manière significative à la qualité des dispersions et des émulsions.
Le problème
Émulsions et de dispersions contiennent souvent des agents tensio-actifs afin d'augmenter la stabilité. Les agents tensio-actifs inhibent le toucher et la coalescence ou une agglomération de la matière dispersée dans la phase liquide. Pour cela, les agents tensioactifs forment une couche autour de chaque particule. Les mêmes agents tensio-actifs peuvent également encapsuler des bulles de gaz qui ont été mises en suspension dans la phase liquide. Ces bulles stabilisées peuvent se révéler être très robuste. Il consomme tensioactif, réduit la qualité de l'émulsion ou dispersion, et il peut produire des lectures erronées lors de la mesure de la taille des particules.
La solution
Afin de réduire le problème des bulles de gaz stabilisées, les liquides peuvent être simplement dégazé par sonication. Avant d'ajouter la phase dispersée, comme l'huile ou de poudre, le liquide sonication jusqu'à ce que le nombre de bulles générées réduit. Lors du mélange dans un autre matériau, d'éviter la génération de nouvelles bulles ou un vortex tout en agitant. Cela permettrait d'accroître rapidement la teneur en gaz.
Forcing le dioxyde de carbone
L'effet de dégazage est utilisé dans le test d'étanchéité des boîtes et des bouteilles contenant des boissons gazeuses, telles que le cola, soda ou de bière. S'il vous plaît cliquer ici pour obtenir plus d'informations.
Ultrasons Dégazage en bref
Le dégazage par ultrasons des liquides fonctionne mieux si vous:
- appliquer faible à modérée amplitudes
- utiliser sonotrodes avec plus grande surface
- fournir une basse pression ou un vide au-dessus de la surface du liquide
- chauffer le liquide
- incorporer un récipient peu profond
- éviter l'agitation turbulente
dégazage par ultrasons peut être utilisé en mode ou flux par lots. Dans le cas d'une opération d'écoulement, doit être installé un stand-tuyau pour l'évacuation du gaz et une pompe à gaz doit être appliquée.