Ultraschall-Entgasen und Entschäumen von Flüssigkeiten
Entgasen und Entschäumen von Flüssigkeiten ist eine interessante Anwendung von Ultraschall-Geräten. In diesem Fall entfernt der Ultraschall kleine suspendierte Gasblasen aus der Flüssigkeit und verringert die Konzentration an gelöstem Gas unter dem natürlichen Gleichgewichtsniveau.
Die Entgasung und Entschäumen von Flüssigkeiten sind für viele Zwecke erforderlich ist, wie zum Beispiel:
- Probenvorbereitung vor der Messung Partikelgrößenmessfehler zu vermeiden,
- Öl und Schmiermittel vor Entgasung Pumpenverschleiß Pumpen aufgrund von Kavitation zu reduzieren
- Entgasen von flüssigen Nahrungsmitteln, z.B. Saft, Sauce oder Wein, mikrobielles Wachstum und erhöht die Haltbarkeit zu verringern
- Entgasung von Polymeren und Firnisse vor dem Auftragen und Aushärten
Wenn Flüssigkeiten Beschallen, die Schallwellen, die von der strahlenden Oberfläche in die flüssigen Medien ausbreiten resultieren in wechselndem Hochdruck (Kompression) und Niederdruck (rarefaction) -Zyklen, mit Raten von der Frequenz abhängig. Während des Niederdruckzyklus können die Ultraschallwellen kleine Vakuumblasen oder Hohlräume in der Flüssigkeit erzeugen. Die große Anzahl von kleinen Blasen erzeugt eine hohe Gesamtblasenoberfläche. Die Blasen sind ebenfalls gut in der Flüssigkeit verteilt. Gelöstes Gas wandert in dieses Vakuum (Unterdruck) Blasen über die große Oberfläche und erhöht die Größe der Blasen.
Die akustischen Wellen unterstützen die rührende und Koaleszenz von benachbarten Blasen zu einem beschleunigten Wachstum der Blasen führen. Die Beschallung Wellen werden auch Blasen aus Gefäßoberflächen zu schütteln und helfen, kleinere Blasen unter der Flüssigkeitsoberfläche zwingen werden, ruhen die Umwelt durch und geben das eingeschlossene Gas zu steigen.
Legen Sie es auf die Probe
Das Verfahren der Entgasung und Entschäumung von Flüssigkeiten sichtbar leicht gemacht werden. In einem Becherglas von frisch gegossen Leitungswasser, wird Beschallen Die kleinen Blasen ausgesetzt (Trübung) zwingen, koaleszieren und sich schnell zu bewegen. Sie können unter diesen Effekt auf den Verlauf Bild sehen. Bitte klicken Sie auf das Bild unten, um die Bilder zu vergrößern.
Agitated Öl enthält eine hohe Anzahl von suspendiertem Blasen (Schaum). Insbesondere in Kühlmitteln, ist dies ein Problem, da die Blasen Kavitation induzierte Abnutzung in Pumpen und Düsen zu fördern. Der Fortschritt Bild unten zeigt die Ultraschall entschäumende Wirkung. Klicken Sie auf das Bild unten, um die Bilder zu vergrößern.
Jenseits der Visible Effects
Während die sichtbare Bestimmung der Entgasung Effekte wird bei der Genauigkeit, Gasgehaltsmessungen beschränkt, z.B. durch Neutronenradiographie, ist eine genauere Art und Weise über Ultraschall Entgasungseffizienz zu erzählen.
Fluide enthält eine bestimmte Menge an gelöstem Gas. Die Konzentration des Gases ist abhängig von Faktoren, wie der Temperatur, der Umgebungsdruck, Rühren der Flüssigkeit. Unter konstanten Bedingungen wird die Gaskonzentration ein Gleichgewicht nähern. Ultraschall-Entgasung wird die Bedingungen ändern, da die Flüssigkeit auf einen niedrigen Druck Blasen und Bewegung ausgesetzt ist. Daher wird unter der Behandlung mit Ultraschall früheren Gleichgewichtsniveau der Gaskonzentration in der Flüssigkeit senken.
Wenn die Ultraschall-Behandlung angehalten und die Anfangsbedingungen wieder hergestellt sind, wird die Gaskonzentration nähert sich langsam das ursprüngliche Gleichgewichtsniveau wieder, es sei denn, die Flüssigkeit nicht an Gas ausgesetzt ist, z.B. in einer geschlossenen Flasche. Da die Wieder Lösen von Gas in die Flüssigkeit ziemlich langsam sind, ist es möglich, mit der Nieder Gas-Flüssigkeit nach der Beschallung zu arbeiten. Die folgende Grafik verdeutlicht diesen Effekt. (Klicken um zu vergrößern. )
Entgasen vor Emulgieren und Dispergieren
Ultraschall-Entgasung kann die Qualität von Dispersionen und Emulsionen signifikant beitragen.
Das Problem
Emulsionen und Dispersionen enthalten oft Tenside, um die Stabilität zu erhöhen. Die oberflächenaktiven Substanzen werden die rührende und Koaleszenz oder Agglomeration des dispergierten Materials in der flüssigen Phase hemmen. Hierzu werden die oberflächenaktiven Mittel eine Schicht um jedes Teilchen bilden. Die gleichen Tenside können auch Gasblasen verkapseln, die in der flüssigen Phase suspendiert wurden. Solche stabilisierten Blasen sehr robust sein können unter Beweis stellen. Es verbraucht Tensid, verringert die Qualität der Emulsion oder Dispersion, und es kann fehlerhafte Anzeigen erzeugen, wenn die Partikelgröße zu messen.
Die Lösung
Damit kann das Problem der stabilisierten Gasblasen, Flüssigkeiten einfach durch Beschallung entgast werden, zu reduzieren. Vor der Zugabe der dispersen Phase, wie Öl oder Pulver, beschallen die Flüssigkeit, bis die Anzahl der erzeugten Blasen verringert. Wenn ein anderes Material in dem Mischen vermeiden neue Blasen oder einen Wirbel zu erzeugen, während gerührt wird. Dies würde schnell den Gasgehalt erhöhen.
Erzwingen Kohlendioxid aus
Die Wirkung der Entgasung wird in der Dichtheitsprüfung von Dosen und Flaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken wie Cola, Limonade oder Bier verwendet wird. Bitte klicken Sie hier, um weitere Informationen zu erhalten.
Ultraschall-Entgasen in Kürze
Die Ultraschall-Entgasung von Flüssigkeiten funktioniert besser, wenn Sie:
- gelten kleinen Amplituden bis mäßig
- verwenden Sonotroden mit größerem Oberflächenbereich
- bietet einen niedrigen Druck oder das Vakuum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche
- erwärmen, um die Flüssigkeit
- enthalten einen flachen Behälter
- vermeiden turbulente Bewegung
Ultraschall-Entgasung kann in Batch- oder Flow-Modus verwendet werden. Im Fall eines Strömungsbetriebes ein Standrohr für den Austritt des Gases soll, und eine Gaspumpe angewandt werden, installiert werden soll.