Дегазирование

Ультразвуковое дегазирование нефти Дегазирование и удаление пены из жидкости – одно из наиболее интересных применений ультразвуковых устройств. В этом случае ультразвук удаляет маленькие взвешенные пузырьки газа из жидкости и уменьшает количество растворенного газа ниже уровня естественного равновесия.

Дегазирование и удаление пены требуется для многих задач, таких, как:

• Подготовка пробы перед измерением размера частиц с целью уменьшения ошибок измерения
• Дегазирование масла и смазки перед перекачиванием для уменьшения износа насоса из-за кавитации
• Дегазирование жидких продуктов питания, например, сока, соуса или вина, для уменьшения роста бактерий и увеличения срока хранения
• Дегазирование полимеров и лаков перед применением и сушкой

При ультразвуковой обработке жидкости звуковые волны распространяются от излучающей поверхности в жидкую среду, вызывая альтернативное образование циклов высокого давления (компрессия) и низкого давления (разряжение) со скоростью, зависящей от частоты. Во время цикла низкого давления высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают пузырьки вакуума небольшого объема или пустоты в жидкости. Большое количество маленьких пузырьков приводит к большой общей площади пузырьков. Пузырьки равномерно распределены в жидкости. Растворенный газ мигрирует в эти вакуумные пузырьки (низкое давление) через большую площадь поверхности и увеличивает размер самих пузырьков. Акустические волны поддерживают соприкосновение и объединение соседних пузырьков, что ведет к ускоренному росту пузырьков. Ультразвуковые волны также стряхивают пузырьки с поверхности емкости и способствуют росту небольших пузырьков, находящихся ниже уровня жидкости, вынуждая их подниматься наверх и выпускать находящийся внутри газ во внешнюю среду.

Проверьте его работу сами

Процесс дегазирования и удаление пены из жидкости можно легко сделать видимым. В стеклянной пробирке находится недавно вылитая из крана вода. Ее ультразвуковая обработка будет вынуждать маленькие взвешенные пузырьки (мутность) соединяться и быстро подниматься вверх. Этот эффект можно наблюдать на картинке внизу. Для увеличения изображения кликните по нему.

Ультразвуковое дегазирование воды (5 секунд)

Масло после встряхивания содержит большое количество взвешенных пузырьков (пены). В частности, для хладагентов это составляет большую проблему, так как пузырьки вызывают кавитационный износ насосов и насадок. Рисунок внизу показывает эффект удаления пены с помощью ультразвука. Для увеличения изображения кликните по нему.

Ультразвуковое дегазирование нефти (5 секунд)

Даже в неподвижной чистой воде, например, после выдержки в 24 часа, ультразвук будет генерировать небольшие пузырьки. Эти пузырьки заполнены растворенным газом, который мигрирует внутрь них. Пузырьки последовательно растут и поднимаются вверх. Эффект дегазирования хорошо виден в любой прозрачной жидкости. По мере того, как ультразвук ускоряет рост маленьких взвешенных пузырьков и их подъем к поверхности жидкости, он также уменьшает время контакта между пузырьками и жидкостью. По этой причине он ограничивает растворение газа из пузырьков в жидкости. Это особенно интересно для жидкостей с высокой вязкостью, таких, как масло или смола. Так как пузырьки должны двигаться к поверхности жидкости, ультразвуковое дегазирование действует лучше, если контейнер имеет малую глубину, и время подъема к поверхности соответственно короче.

Выше видимых эффектов

В то время как визуальное определение эффектов дегазирования ограничено по точности, измерения состава газа, например, методом нейтронной радиографии, позволяет дать более точную информацию о эффективности ультразвукового дегазирования.

Различные среды содержат определенное количество растворенного газа. Концентрация газа зависит от таких факторов, как температура, атмосферное давление, перемешивание жидкости. При постоянных условиях концентрация газа приближается к равновесию. Ультразвуковое дегазирование изменяет условия, так как жидкость подвергается воздействию пузырьков низкого давления и перемешиванию. Поэтому ультразвуковая обработка будет уменьшать концентрацию газа в жидкости ниже прежнего уровня равновесия. Когда обработка будет прекращена, и жидкость вернется к прежним условиям, концентрация газа начнет медленно возвращаться к прежнему равновесному уровню, если только жидкость не обработана каким-либо газом, например, в закрытой бутыли. Поскольку процесс повторного растворения достаточно медленный, возможно работать с жидкостью с низким содержанием газа после ультразвуковой обработки. График ниже иллюстрирует этот эффект (кликните для увеличения).

Дегазирование перед эмульгированием и диспергированием

Ультразвуковое дегазирование может внести существенный вклад в качество дисперсий и эмульсий.

Проблема

Эмульсии и дисперсии часто содержат поверхностно-активные вещества для увеличения стабильности. ПАВ подавляют соприкосновения и слипание или агломерацию дисперсной фазы в жидкой среде. Для этого ПАВ образует слой вокруг каждой частицы. Такие же ПАВ могут также заключать в капсулу газовые пузырьки, которые находились в жидкости в взвешенном состоянии. Эти стабилизированные пузырьки могут оказаться очень устойчивыми. Они связываю ПАВ, уменьшают качество эмульсии или дисперсии, и могут вызывать нестабильные результаты при измерении размера частиц.

Решение

Для уменьшения проблемы, связанной со стабилизацией газовых пузырьков, жидкости могут быть дегазированы путем ультразвуковой обработки. Перед добавлением дисперсной фазы, такой, как масло или порошок, жидкость обрабатывают ультразвуком до уменьшения количества сгенерированных пузырьков. При перемешивании других материалов избегайте образования новых пузырьков или завихрений. Это может быстро увеличить содержание газа.

Форсируя выход углекислого газа

Эффект дегазирования используется в тестировании утечек канистр и бутылей с содержащими углекислый газ напитками, такими, как кола, содовая или пиво. Кликните для получения дополнительной информации.

Ультразвуковое дегазирование вкратце

Ультразвуковое дегазирование жидкости работает лучше, если:

• использовать амплитуду от низкой до средней
• использовать волноводы с большей площадью поверхности
• обеспечить низкое давление или вакуум над поверхностью жидкости
• нагреть жидкость
• использовать контейнер с небольшой глубиной
• избегать турбулентное перемешивание

Ультразвуковое дегазирование может быть использовано для порционной обработки или для работы с непрерывным потоком. В случае работы с потоком следует установить трубопровод для увода высвобождаемого газа и насос для откачки.

Дегазация нефти с использованием UP200S с волноводом S40

Дегазация воды с использованием UP200S с волноводом S40

Устройство	Порционный объем, мл	Расход, мл/мин
UP200St	0,1 - 1000	20 - 200
UP200St_TD	30 - 500