מבוא להסרת גז על-קולית:
הסרת גזים על-קולית היא תהליך של הסרת גזים מומסים ו/או בועות קטנות מנוזל. גזים שהוסרו מנוזלים שונים, לרבות מים, שעוות נרות, פולימר, שרף אפוקסי, שמן סיליקון, דבקים, ציפויים, משקאות, דיו, ציפויים, שמן שנאים, קרם ותלים, שמן מנוע וכו'. הסרת גזים יכולה לשפר משמעותית את איכות התוצר הסופי (הפחתת פגמים, שיפור אסתטיקה וכו'), שלא כמו הסרת גז בוואקום בשיטות לסירוגין, ניתן לבצע הסרת גז על-קולית במצב זרימה רציפה.
עיקרון תפעולי:
אולטרסאונד מתפשט ממשדר קול לתווך נוזלי, מייצר שלבי לחץ חיובי ושלילי לסירוגין. בשלב הלחץ השלילי (דילול), אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מספיק יכול להתגבר על ההידבקות הבין-מולקולרית וליצור מספר רב של מיקרו-בועות כמעט ואקום בנוזל. בועות שואפות יותר גז במהלך ההתפשטות ומשחררות אותו במהלך התכווצות, וכתוצאה מכך לעלייה מהירה בנפח. תהליך זה נקרא דיפוזיה "מכוונת" או "מתוקנת". בשל הפיזור האחיד של הבועות בנוזל ושטח הפנים הכולל הגדול במהלך קוויטציה אקוסטית בשלב גז, קצב הנדידה של גזים מומסים בכל נפח הנוזל המושפע מהיר ואחיד. התוצאה היא היווצרות של מספר רב של בועות מתנודדות, המכילות גזים שהומסו בעבר במדיה נוזלית. כאשר בועות קופצות בשדה האולטראסוני, הן מואצות ומתמזגות זו עם זו, ויוצרות בועות גדולות יותר. תהליך זה ממשיך במהירות עד שהבועות מגיעות לציפה מספקת, צפות על הנוזל ומשחררות את הגז שנלכד קודם לכן לסביבה.
תופעות קוויטציה:
הסרת גזים על-קולית נגרמת כתוצאה מתופעת הקוויטציה. אולטרסאונד העובר דרך הנוזל דוחס ומרחיב אותו ללא הרף. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מספק את האנרגיה הנדרשת לפיזור השלב הנוזלי. כשמגיעים ללחץ המרבי, מתרחשת קרע של נוזל בנקודות עם לכידות חלשה. לאחר קרע זה, הופיע לחץ יתר בנקודת הקרע ונמצאו כמה חללים. בחללים אלה, הגז המומס בנוזל מתפוצץ בצורת בועות לאחר פרק זמן קצר.
ניסוי הסרת גז על-קולית:
1. הסרת גזים מומסים (הסרת גזים)
יוצקים את הנוזל למיכל זכוכית ("דגימה ראשונית") (בלי להכניס בועות בכוונה, יש כמה בועות מרחפות, אבל רוב הגז שיש להסיר מכיל חומרים נדיפים מומסים (1.5%)). לאחר מכן חשפו את הדגימה לאולטרסאונד למשך כדקה ו-15 שניות ("חשיפה אולטרסאונד"), במהלכה מופק הגז המומס מהנוזל בצורה של בועות מרחפות גדולות. לאחר מכן, הניחו לו לעמוד במשך כ-5 דקות כדי לאפשר לבועות עם הגז המופק להופיע ולהיקרע ("משטח בועה וקרע"), וכתוצאה מכך "הדגימה מנוקת גז" המוצגת באיור הבא. עוצמת הקוויטציה עוברת שינויים משמעותיים בתהליך האולטראסוני, ולעיתים "קפיצת עוצמה" זו משמשת כשיטה אוטומטית לסיום תהליך הסרת הגזים.
הסיבה להופעתה היא כדלקמן: המחולל האולטראסוני פועל במצב משרעת קבועה: ברגע שהמשרעת האולטראסונית מוגדרת, היא תמיד נשארת באותה רמה. ההספק שמספק הגנרטור מותאם אוטומטית בהתבסס על עקרונות דומים לאלה המשמשים בבקרת שיוט במכונית, ומגדיל את תפוקת הכוח של המנוע כדי לשמור על מהירות קבועה (בדוגמה שלנו, משרעת) בעת עלייה. כאשר חלקים נדיפים מפורקים לחלוטין מנפט, תכונותיהם משתנות לפתע: הקוויטציה נכנסת למצב בועות ואקום במקום למצב בועות מנופחות. עבור אותה הגדרת משרעת, הדבר יביא לצריכת חשמל גבוהה יותר, מה שיוביל ל"קפיצה" בעוצמת הקוויטציה.
2. הסר בועות מרחפות (הסרת גזים)
ראשית, השתמש במיקסר ידני כדי להכניס בועות לנוזל ("החדרת בועות"). לאחר מכן חשפו את הדגימה לאולטרסאונד למשך כדקה אחת ו-15 שניות ("חשיפה אולטרסאונד"), שבמהלכן בועות מרחפות קטנות מתמזגות לבועות גדולות יותר בעלות ציפה גבוהה יותר. לאחר שלב זה, ישנה פרק זמן של עמידה של כ-5 דקות כדי לאפשר לבועות הגדולות להופיע ולהיקרע ("משטח בועה וקרע"), וכתוצאה מכך "הדגימה נטולת גז" המוצגת באיור הבא.
יתרון:
1. בהשוואה לתהליכים אחרים, הסרת גז על-קולית אינה דורשת טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, בטיחות טובה, פעולה פשוטה ותחזוקה נוחה.
2. בהשוואה לשיטות קונבנציונליות, ציוד קולי פשוט, בעל עלויות ייצור נמוכות ויתרונות כלכליים מקיפים משמעותיים.
3. יש לו ספקטרום רחב וישימות רחבה, ואת הרוב המכריע של הנוזלים ניתן לשחרר את הגזים באמצעות אולטרסאונד.
4. שמור על השפעת החומר הנוזלי שלך עקבית.
5. הסר גזים מומסים ו/או בועות סחפות המפריעות לשימוש המיועד בנוזל.
6. שפר את המראה תוך הסרת גז, הומוגנית והארכת חיי המדף של הנוזל.
