В сегодняшней статье мы затронем очень интересное явление, которое носит название «дегазация». Разберемся зачем нужна дегазация. Вы, наверное, замечали, как в процессе работы ультразвуковой мойки в жидкости появляются пузырьки воздуха. Они берутся там не просто так. Перед прочтением статьи давайте вспомним курс школьной химии и физики. В воде могут растворяться газы. Более того, они там есть всегда и это называется нормальной концентрацией газов в жидкости. Благодаря этому явлению рыбы могут дышать в воде, поскольку в ней растворен кислород. Не стоит думать, что дистиллированная вода решит вопрос с растворенными газами. Они там тоже есть, просто их концентрация значительно ниже чем в водопроводной. Наличие газов в жидкости это хорошо или плохо? Давайте разберемся!
Что такое дегазация
Наличие газов в жидкости носит двоякий характер. Положительный эффект достигается только тогда, когда нам необходимо данное насыщение. А полезно ли оно для очистки ультразвуком? Как оказалось – нет. Ниже мы рассмотрим почему именно он вреден, а сейчас поговорим о том, как от него избавиться.
Для данной проблемы есть решение – дегазация жидкостей. Процесс дегазации позволяет удалить излишки газов из жидкости. По факту можно выделить два основных метода дегазации:
Зачем нужна дегазация
Зачем нужна дегазация? Причины по которым дегазация по умолчанию является крайне желательным процессом множество, но среди них есть самая главная – повышение эффективности очистки ультразвуком. Давайте вспомним, как происходит наш процесс.
При запуске ультразвуковых генераторов появляется эффект кавитации. Происходит стабильный процесс образования-схлопывания областей с воздушными пузырьками, который вызывает гидроудары на поверхности предмета. Стоит отметить, что поверхность предмета имеет свою геометрию, а еще на ней есть загрязнения, которые имеют свою форму (впадины, трещины и т.д.). Все неровности поверхности приводят к появлению интерференции и дифракции волн. При наличии растворенных газов в жидкости происходит их выделение под действием ультразвука. В месте образования воздушного пузыря мы можем получить эффект «стоячей волны».
Данный эффект негативно сказывается на всем процессе очистки, понижая его КПД. Пузырьки газа не схлопываются, а остаются на месте. При этом, ультразвук уже не может выполнить свою работу качественно. Размеры подобных областей могут отличаться на несколько порядков. При микроскопических размерах они будут не заметны глазом, а поверхность после цикла очистки будет выглядеть плохо очищенной. Граничные размеры таких областей составляют около 5мм что уже хорошо заметно глазом. После цикла это будет выглядеть как неочищенное пятно. Согласитесь, выглядит неочень и совсем не радует! На помощь приходит ультразвуковая дегазация.
Случаи, в которых дегазация «спасет жизнь»:
Ультразвуковая дегазация (как вид)
Как мы написали выше, ультразвуковая дегазация способна помочь в повышении общего КПД процесса очистки.
Различают два режима ультразвуковой дегазации:
В докавитационной дегазации скорость изменения концентрации газов пропорциональна интенсивности звука. Использование прямых зависимостей не дает максимального эффекта. В условиях кавитации скорость изменения концентрации также пропорциональна интенсивности звука, однако рост интенсивности процесса связан на прямую с ростом самой кавитации. Другими словами, кавитация значительно ускоряет процесс дегазации.
В зависимости от вида загрязнения общий КПД процесса очистки за счет дегазации может быть повышен до +130% от обычной работы. Мы разработали УЗ мойки TUS-JP, которые способны выполнять ультразвуковую дегазацию с применением пульсирующей очистки специально в помощь нашим клиентам. В данный момент их еще нет в свободном доступе для заказа на сайте, однако они доступны по предзаказу. Вы можете связаться с нашими менеджерами для уточнения деталей.
Надеемся, мы дали развернутый ответ на вопрос «Зачем нужна дегазация». Если у Вас есть вопросы – можете задать их в комментарии к данной статье.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Все что сказано ниже относится в большей мере к фотополимерной печати. А так же к ювелирке, печатным платам, автомобильным деталям и всему, что нужно помыть.
Немного о кавитации.
Кавитация — возникновение в жидкости массы пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью. Сложное движение пузырьков, их схлопывание, слияние друг с другом и т.д. порождают в жидкости импульсы сжатия (микроударные волны) и микропотоки, вызывают локальное нагревание среды, ионизацию.
Электрический ультразвуковой генератор преобразует электрическую энергию сети в электрическую энергию на ультразвуковой частоте. КПД таких генераторов близок к 100%, что делает процесс энергоэффективным.
Существуют одночастотные (генерируют только ультразвук одной частоты, обычно 35-40 кгц), многочастотные, и с «качающейся частотой» (плавное изменение частоты в заданном диапазоне).
Влияние на результаты оказывают: энергия, концентрация и состав промывочной жидкости, совместимость материалов и температура.
При отмывке состав промывочной жидкости является наиболее важным фактором; второй по значимости — температура. Частота также оказывает существенное воздействие.
— 20-30 кГц способствуют быстрому растворению поверхностных загрязнений и не вызывают повреждения изделий.
— сверхнизкие частоты (меньше 20 кГц) могут приводить к появлению проблем разрушения.
— для большинства процессов отмывки предпочтительной является частота в диапазоне от 35 до 45 кГц. Частоты в этом диапазоне гарантируют наиболее быстрое и эффективное растворение загрязнений, особенно в пазах и полостях.
— частоты выше менее эффективны.
Время отмывки обычно составляет от 3 до 15 мин и зависит от типа оборудования, степени загрязнения, типа, мощности и времени кавитационного воздействия, а также типа промывочной жидкости. В качестве промывочной среды можно использовать растворители или специализированные составы ПАВ.
При использовании горючих веществ (ацетон, спирты, и прочие горючие) категорически запрещается использовать функцию нагрева УЗ ванны.
Рекомендуется использовать водные составы как максимально безопасные с достаточной эффективностью.
При промывке в ультразвуке следует придерживаться важных правил:
1. Применять промывочную жидкость следует в рекомендуемой по инструкции концентрации. Уменьшение концентрации относительно рекомендуемых значений приводит к значительному ухудшению результатов отмывки.
2.При подготовке моющего раствора путем разведения концентрата промывочной жидкости следует использовать де ионизированную воду. Применение обычной водопроводной воды может снизить эффективность и срок жизни промывочной жидкости. Моющий состав не должен быть густым. Вязкие жидкости инерционны и не могут реагировать достаточно быстро, чтобы формировать кавитационные пузырьки и сильные акустические течения.
Для наиболее эффективной кавитации очищающая жидкость должна содержать как можно меньше растворенного газа. Газ, растворенный в жидкости, выходит во время пузырьковой фазы роста кавитации и ослабляет ее взрывной эффект, который необходим для ожидаемого эффекта ультразвукового воздействия. Количество растворенного газа в жидкости уменьшается с увеличением температуры.
3.Скорость диффузии растворенных газов в жидкости также увеличивается при более высоких температурах. Поэтому предпочтение отдают очистке в подогретых моющих растворах. Парообразная кавитация, в которой кавитационные пузырьки заполнены паром жидкости, является наиболее эффективной.
4.Для экономии полимера, и исключения лишнего загрязнения моющего раствора, дайте после печати стечь полимеру с модели в течении 5-10 минут. При этом платформу лучше расположить под наклоном или вертикально.
5. Не отвержденный полимер при контакте с отвержденным или полу отвержденным может переходить в фазу отверждения, хотя этот процесс и достаточно длительный. Для улучшения качества отмывки рекомендуется минимизировать время между процессами печати и отмывки (предпочтительно производить отмывку в течение 10-50 мин после печати, максимальное время выдержки не должно превышать 2-3 часов).
6. Постоянно контролировать степень загрязнения моющего раствора. Для успешной отмывки необходимо поддерживать низкий уровень загрязнений в промывочной жидкости. Чрезмерное загрязнение моющего раствора будет способствовать ухудшению результатов отмывки. Раствор можно фильтровать. Водные растворы не растворяют полимер, они смывают его с напечатанной детали, и остатки полимера скапливаются на дне ванны, могут повторно оседать на отмываемой модели.
7.Модели не должны находиться на дне ванны. Используйте специальные сетчатые корзины из твердых (металлических) материалов.
8. В результате экспериментов было выявлено, что повышение температуры промывочной жидкости приводит к значительному ускорению отмывки, особенно при использовании низкопрофильных компонентов, тогда как увеличение времени цикла отмывки только косвенно влияет на результаты отмывки.
Стадия ополаскивания важна наравне со стадией отмывки, полное и качественное удаление остатков промывочной жидкости могут быть обеспечены только при использовании чистых материалов в сочетании с их правильной эксплуатацией. Ополаскивание в зависимости от типа промывочной жидкости может производиться с применением разных сред, например, воды или спирта.
Спиртовые процессы требуют пожаро- и взрывобезопасного обращения. Поэтому наибольшее распространение получили водные процессы.
Ополаскивать необходимо в растворе той температуры (или близкой к ней) к которой производилась отмывка. Это исключит резкие температурные перепады модели и возникновение термодеформаций.
— удачный выбор моющих сред – залог успеха в процессе ультразвуковой очистки. В первую очередь выбранный состав должен быть совместим с материалами очищаемых поверхностей. Наиболее подходят для этого водные растворы технических моющих средств. Как правило, это обычные поверхностно активные вещества (ПАВ).
— дегазация моющих растворов чрезвычайно важна в достижении удовлетворительных результатов очистки. Свежие растворы или растворы, которые накануне были охлаждены, должны быть дегазированы перед процессом очистки. Дегазация выполняется нагревом жидкости и предварительным облучением ванны ультразвуком. Некоторые ванны оснащены механизмом дегазации, использование его перед отмывкой существенно повышает качество результата. Время, заданное для дегазации жидкости, составляет от нескольких минут для ванн малого размера до часа или больше для большого резервуара. Холодный резервуар может дегазироваться несколько часов. Признаком закончившейся дегазации являются отсутствие видимых пузырьков газа, перемещающихся к поверхности жидкости, и отсутствие видимой пульсаций пузырьков.
— мощность ультразвукового облучения должна сопоставляться с объемом ванны. Очистка массивных объектов или имеющих большое отношение поверхности к массе, может требовать дополнительной ультразвуковой мощности.
— чрезмерная мощность может вызывать кавитационную эрозию или “сжигающий” эффект на мягких поверхностях.
— важно правильно размещать очищаемые объекты в ванне. Погружаемые объекты не должны экранировать друг друга от воздействия ультразвука. Вместе с тем, объекты очистки нужно постоянно ориентировать или вращать их во время очистки так, чтобы полностью очистить внутренние пазухи и глухие отверстия.
— должным образом используемая ультразвуковая технология обеспечивает большую скорость и высокое качество очистки поверхностей.
— отказ от использования растворителей за счет применения водных сред удешевляет процесс и наиболее эффективно решает экологические проблемы.
Часто задаваемые вопросы про ультразвуковые ванны и мойки
В телефонных звонках и переписках с клиентами мы часто слышим вопросы о работе УЗ оборудования. По этой причине мы решили создать данный раздел, посвященный часто задаваемым вопросам. На данный момент в коллекции вопросов не так уж и много, но и не мало. На все их мы дали исчерпывающие ответы. Перед прочтением Вы можете выбрать вопрос из списка для быстрого перехода к ответу, любо сразу просмотреть все вопросы и получить полное представлении об УЗ оборудовании.
Вопросы и ответы для ультразвуковых моек и ванн
Приведенный ниже список ответов на частые вопросы наших клиентов периодически обновляется. Мы всегда стараемся дать краткий и четкий ответ, однако существует вероятность того, что Вашего вопроса не будет в списке. Вы можете задать его внизу страницы и получить на его ответ.
Мы рассмотрели следующие группы вопросов: базовые, вопросы про работу, устройство и очистка. Сначала, мы ответили на простые вопросы-термины, для создания общего понимания физического процесса. Далее рассмотрели работу оборудования и посвятили ряд ответов вопросам использования моющих. Так же стоит отметить, что у нас есть статьи посвященные другим важным вопросам, которые обсуждаются подробно. Находятся они в разделе статьи сайта. Мы публикуем интересные материалы каждую неделю, поэтому рекомендуем Вам подписаться на рассылки с акциями и новинками.
Что такое ультразвук?
Что такое ультразвуковая очистка?
УЗ очистка один из способов очищения изделий, в котором используется разрушаяющая способность ультразвука, которую создают излучатели. Это дает возможность использовать быстрое и надежное удаление различных загрязнений с поверхности изделий на которые попадают УЗ волны. Данный способ чистки можно отнести к одним из современных и наиболее эффективных методов удаления различных загрязнений.
Что такое кавитация?
Каким образом получают ультразвук?
Энергия звуковых волн с высокой частотой создаются из электрической энергии высокой частоты используя преобразователь. Очистительная способность прибора зависит от вида и мощности преобразователя.
Что такое процесс дегазации и зачем он нужен?
Что представляет собой ультразвуковая ванна или мойка?
Из чего состоит ультразвуковая ванна или мойка?
УЗ ванна или мойка состоит из силовой платы, платы генерации сигнала и уплаты управления процессом. Так же к основным элементам конструкции можно отнести внутренний бак и корпус самой ванны.
Для чего используется нагрев?
Как получить оптимальный результат очистки? Как эффективно очистить?
Вы сможете получить максимальный эффект от УЗ очистки в случае выполнения следующих шагов: необходимо выбрать нужный вид ультразвуковой мойки и бак необходимого объема; подобрать моющее под загрязнение и изделие; выставить необходимую температуру и время или количество циклов очистки.
Что такое непрямая и прямая очистка?
Зачем нужен специальный раствор для очистки?
Вода обладает слабыми очищающими свойствами. Для различных загрязнений необходимо свое моющее средство, которое способно эффективно очистить. По этой причине подбирают специальные жидкости, которые рассчитаны на применение в УЗ.
Какой раствор для очистки использовать?
В практике используют как самодельные растворы, так и покупные. Целесообразнее и сп ользовать покупные, поскольку у них КПД значительно выше чем у приготовленных самостоятельно. Раствор выбираю по типу загрязнения с учетом материала изделия.
На каком этапе раствор для очистки следует заменить на новый?
Рекомендовано заменять моющее средство, когда приготовленный раствор стал визуально мутным или грязным или в случае уменьшения эффекта от очистки. Покупные растворы нет необходимости менять перед каждым запуском мойки.
Зачем нужно поддерживать уровень раствора в соответствии с паспортными рекомендациями?
Перед началом работ необходимо убедиться, что уровень раствора налит согласно рекомендациям. В случае не соблюдения данных норм, будут затронуты критерии процесса чистки, что приведет к поломке оборудования.
Какое время процесса очистки?
Время работы зависит от целого ряда факторов, к важным можно отнести: вид моющего, степень загрязненности и разновидности загрязнений, температура при работе и желаемая чистота. По классике задают время равное 15 минутам, после этого вносят корректировки либо в сторону увеличения либо уменьшения интервала.
Какая рекомендуемая температура очистки?
Температура нагрева выбирается согласно Ваших нужд. О п тимальной считается температура от 50 до 70 градусов Цельсия.
Нужно ли промывать изделия после завершения чистки?
Да, нужно. Для удаления остатков моющего и грязи на поверхности, нужно промывать даже при использовании чистой воды. Промывают, как правило, обычной проточной водой.
Почему следует выключить УЗ ванну или мойку, если она не используется?
В процессе простоя потребляется электроэнергия на питание плат управления. Отключение целесообразно с точки зрения экономии. Так же при бросках напряжения питающей сети возможен выход из строя УЗ оборудования. И это вторая причина для отключения. Третья причина: когда оборудование не оснащено таймерами, при работе могут выделяться испарения, которые могут быть вредны здоровью и окружающим предметам.
Может ли ультразвуковая очистка повредить мои детали?
Нет если Вы правильно подобрали моющее. Так же не рекомендовано использовать УЗ оборудование при работе с драгоценными камнями. О тонкостях работы в ювелирном деле, Вы можете прочесть в статье на нашем сайте.
Где можно применять ультразвуковую обработку?
УЗ применяется практически в любой отрасли промышленности, лабораторных исследования и быту. С вероятностью 99% УЗ можно применить под Ваши нужды.
Что нельзя делать при использовании ультразвуковой ванны или мойки?
Естественно существует ряд ограничений:
Какие преимущества УЗ по сравнению с классическими методами?
По сравнению с классическими методами УЗ обработка дает возможность:
Какие виды грязи удаляются в процессе УЗ обработки?
Базовые типы загрязнений, которые удаляются в ходе работы, можно сгруппировать:
Как проверить работу на предметном стекле микроскопа?
Необходимо намочить замерзший кусок предметного стекла обычной водой и нарисовать букву Х используя карандаш №2. Поместить в работающую мойку, через секунд 10 знак должен полностью пропасть.
Как выполняется тест на фольге?
Почему нужно использовать корзину?
Данный перечень вопросов и ответов периодически обновляется и дополняется. Если Вашего вопроса нет в списке, просьба сообщить нам об этом в комментарии.
Дегазация — и ультразвуковая обработка жидкостей. Жидкости являются прекрасной средой для распространения в них высокочастотных механических колебаний, называемых, для простоты, ультразвуковыми. Если жидкость неоднородна, то есть: содержит в себе растворённый газ, или является смесью нескольких жидкостей (эмульсия), или является взвесью твёрдых частиц (суспензия), или содержит растворённые соли, то обработка такой жидкости интенсивным ультразвуком приводит к очень интересным физическим эффектам. Растворённые в жидкости газы начинают из неё выделяться – это называется дегазация. Эмульсии или разделяются на компоненты (коагулирование) или, наоборот, перемешиваются до неразделимого состояния. Твёрдые частицы в суспензиях или быстро оседают или, наоборот, приобретают особую плавучесть. Растворённые в жидкости соли переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок. Если жидкость контактирует с пористым веществом, то под действием ультразвука она начинает активно проникать в поры этого вещества – это называется капиллярный эффект. И все эти эффекты применяются в технологических процессах.
Популярность ультразвукового оборудования для обработки жидкостей вызвана тем, что ультразвуковое оборудование не требует расходных материалов, не имеет вращающихся частей и уплотнений и имеет практически неограниченный ресурс. Если, конечно, применяет магнитострикционные излучатели ультразвука, как наше акустическое «Акустик-Т4Д-40», а не пьезокерамические.
Ультразвуковая дегазация — – это уменьшение содержания газа в жидкости, (находящегося в ней как в растворённом состоянии, так и в виде пузырьков) под воздействием колебаний ультразвукового диапазона. Различают два режима дегазации – кавитационный и докавитационный, и, для реализации каждого из них, применяется свой тип ультразвуковых устройств. Ультразвуковые устройства, создающие кавитацию, работают эффективно, но, во-первых, потребляют киловатты электроэнергии, а, во-вторых, используют пьезокерамические излучатели ультразвука, которые требуют частой замены, так как имеют ограниченный ресурс.
Для предкавитационной ультразвуковой дегазации нами разработано и внедрено в промышленность устройство «Акустик-Т4Д-40» с неохлаждаемыми ультразвуковыми преобразователями из нержавеющей стали. Устройство для ультразвуковой дегазации «Акустик-Т4Д-40» незначительно уступает «кавитационным» устройствам по времени обработки жидкости, но, за счёт применения магнитострикционных излучателей ультразвука, имеет практически неограниченный ресурс и потребляет всего 700 Вт электроэнергии. Описать области применения предкавитационных акустических устройств «Акустик-Т4Д-40» для дегазации и различные способы подачи ультразвука в жидкость в короткой статье не представляется возможным. Это удаление метана из сточных вод, дегазация воды для пищевой промышленности и многое другое.
Ультразвуковая обработка эмульсий (ультразвуковое перемешивание). При воздействие ультразвука на эмульсию (жидкость-жидкость) могут иметь место два противоположных физических эффекта: 1. Эмульгирование – уменьшение размеров частиц жидкостей и их глубокое, неразделимое перемешивание. 2. Коагуляция – слияние однородных частиц жидкостей с дальнейшим их полным расслоением. Эмульгирование осуществляется как в кавитационном режиме, так и в предкавитационном, и широко применяется в пищевой промышленности. На наш взгляд, предкавитационый режим предпочтителен (см.раздел «ультразвуковая дегазация»). С УЗ коагуляцией дело оказалось более сложным. Ультразвук малой интенсивности не даёт нужного эффекта, поэтому экспериментаторы идут по пути повышения интенсивности озвучивания, вплоть до кавитации. Но интенсивный ультразвук, особенно кавитация, запускает процесс в противоположную сторону. И вместо двух жидкостей получается одна, и уже неразделимая. У нас есть успешный опыт ультразвукового коагулирования, но тут много тонкостей, которые лежат за пределами данной статьи.
Ультразвуковой капиллярный эффект. Если жидкость контактирует с пористым веществом, то под действием ультразвука она начинает активно проникать в поры этого вещества. Эффект используется при засолке рыбы, окрашивании тканей, промывке фильер и многое другое.
Есть большое разнообразие технологических задач, в которых ультразвуковая обработка жидкости с помощью акустических устройств «Акустик-Т4Д-40» будет наилучшим решением. Также нашим предприятием производятся устройства во взрывобезопасном исполнении по ТР ТС 012/2011 и устройства с с рабочей температурой преобразователя +400°С. Звоните, пишите – мы поможем подобрать оптимальный по критерию эффективность/затраты вариант ультразвуковой дегазации с помощью акустических устройств «Акустик-Т4Д-40».
