Was ist Ultraschallentgasung?

 

Einführung in die Ultraschallentgasung:

 

Ultraschallentgasung ist der Prozess, bei dem gelöste Gase und/oder mitgerissene kleine Blasen aus einer Flüssigkeit entfernt werden. Gase werden aus verschiedenen Flüssigkeiten entfernt, darunter Wasser, Kerzenwachs, Polymer, Epoxidharz, Silikonöl, Klebstoffe, Beschichtungen, Getränke, Tinten, Beschichtungen, Transformatoröl, Lotionen und Suspensionsprodukte, Motoröl usw. Durch Entgasung kann die Qualität des Endprodukts erheblich verbessert werden (Reduzierung von Defekten, Verbesserung der Ästhetik usw.). Im Gegensatz zur Vakuumentgasung mit intermittierenden Methoden kann die Ultraschallentgasung im kontinuierlichen Durchflussmodus durchgeführt werden.

 

 

Funktionsprinzip:

 

Ultraschall breitet sich von einem Schallsender zu einem flüssigen Medium aus und erzeugt dabei abwechselnd positive und negative Druckphasen. In der Phase des negativen Drucks (Verdünnung) kann Ultraschall mit ausreichend hoher Intensität die intermolekulare Adhäsion überwinden und eine große Anzahl nahezu vakuumartiger Mikrobläschen in der Flüssigkeit erzeugen. Blasen saugen während der Ausdehnung mehr Gas ein und geben es während der Kontraktion wieder ab, was zu einer schnellen Volumenzunahme führt. Dieser Vorgang wird als „gerichtete“ oder „gleichgerichtete“ Diffusion bezeichnet. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der Blasen in der Flüssigkeit und der großen Gesamtoberfläche während der akustischen Kavitation in der Gasphase ist die Migrationsrate gelöster Gase im gesamten betroffenen Flüssigkeitsvolumen schnell und gleichmäßig. Das Ergebnis ist die Bildung einer großen Anzahl oszillierender Blasen, die zuvor in flüssigen Medien gelöste Gase enthalten. Wenn Blasen im Ultraschallfeld springen, beschleunigen sie und verschmelzen miteinander, wodurch größere Blasen entstehen. Dieser Vorgang schreitet schnell voran, bis die Blasen ausreichend Auftrieb erreichen, auf der Flüssigkeit schwimmen und das zuvor eingeschlossene Gas in die Umgebung abgeben.

 

 

Kavitationsphänomene:

 

Die Entgasung durch Ultraschall wird durch das Phänomen der Kavitation verursacht. Ultraschall, der durch die Flüssigkeit dringt, komprimiert und dehnt sie kontinuierlich aus. Ultraschall mit hoher Intensität liefert die Energie, die zum Dispergieren der flüssigen Phase erforderlich ist. Wenn der maximale Druck erreicht ist, kommt es an Stellen mit schwacher Kohäsion zum Aufplatzen der Flüssigkeit. Nach diesem Aufplatzen trat an der Bruchstelle Überdruck auf und es wurden einige Hohlräume festgestellt. In diesen Hohlräumen explodiert das in der Flüssigkeit gelöste Gas nach kurzer Zeit in Form von Blasen.

 

 

 

Ultraschall-Entgasungsexperiment:

 

1. Entfernen gelöster Gase (Entgasung)

Gießen Sie die Flüssigkeit in einen Glasbehälter („Ausgangsprobe“) (ohne absichtliche Blaseneinbringung; es gibt einige schwebende Blasen, aber der Großteil des zu entfernenden Gases enthält gelöste flüchtige Stoffe (1,5 %)). Setzen Sie die Probe dann etwa 1 Minute und 15 Sekunden lang Ultraschall aus („Ultraschallbestrahlung“), wobei das gelöste Gas in Form großer schwebender Blasen aus der Flüssigkeit extrahiert wird. Lassen Sie sie anschließend etwa 5 Minuten lang stehen, damit die Blasen mit dem extrahierten Gas an die Oberfläche steigen und platzen („Blasenoberfläche und -platzen“), wodurch die in der folgenden Abbildung dargestellte „entgaste Probe“ entsteht. Die Kavitationsintensität ändert sich während des Ultraschallprozesses erheblich, und manchmal wird dieser „Intensitätssprung“ als automatische Methode verwendet, um den Entgasungsprozess zu beenden.

Der Grund dafür ist folgender: Der Ultraschallgenerator arbeitet im Modus mit konstanter Amplitude: Sobald die Ultraschallamplitude eingestellt ist, bleibt sie immer auf dem gleichen Niveau. Die vom Generator bereitgestellte Leistung wird automatisch angepasst, basierend auf Prinzipien, die denen bei der Geschwindigkeitsregelung von Autos ähneln, wobei die Motorleistung erhöht wird, um beim Bergauffahren eine konstante Geschwindigkeit (in unserem Beispiel Amplitude) aufrechtzuerhalten. Wenn flüchtige Anteile vollständig aus dem Öl entgast werden, ändern sich ihre Eigenschaften plötzlich: Die Kavitation geht in einen Vakuumblasenzustand über, anstatt in einen aufgeblasenen Blasenzustand. Bei gleicher Amplitudeneinstellung führt dies zu einem höheren Stromverbrauch, was zu einem „Sprung“ der Kavitationsintensität führt.

 

 

2. Entfernen schwebender Blasen (Entgasen)

Zunächst werden mit einem Handrührgerät Blasen in die Flüssigkeit eingebracht („Blasen einbringen“). Anschließend wird die Probe etwa 1 Minute und 15 Sekunden lang Ultraschall ausgesetzt („Ultraschallbestrahlung“), wobei sich kleine schwebende Blasen zu größeren Blasen mit höherem Auftrieb verschmelzen. Nach diesem Schritt folgt eine Ruhezeit von etwa 5 Minuten, damit die großen Blasen an die Oberfläche steigen und platzen („Blasenoberfläche und -platzen“), wodurch die in der folgenden Abbildung dargestellte „entgaste Probe“ entsteht.

 

 

Vorteil:

 

1. Im Vergleich zu anderen Verfahren erfordert die Ultraschallentgasung keine hohen Temperaturen und keinen hohen Druck, ist sicher und einfach zu bedienen und lässt sich bequem warten.

2. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ist die Verwendung von Ultraschallgeräten einfach, die Produktionskosten sind niedrig und die Geräte bieten erhebliche umfassende wirtschaftliche Vorteile.

3. Es verfügt über ein breites Spektrum und eine breite Anwendbarkeit, und die überwiegende Mehrheit der Flüssigkeiten kann mit Ultraschall entgast werden.

4. Sorgen Sie für die Konsistenz Ihres Flüssigkeitsmaterialeffekts.

5. Beseitigen Sie gelöste Gase und/oder eingeschlossene Blasen, die den beabsichtigten Gebrauch der Flüssigkeit beeinträchtigen.

6. Verbessern Sie das Aussehen beim Entgasen, Homogenisieren und Verlängern der Haltbarkeit der Flüssigkeit.