超声波空化效果

超声波脱气和液体消泡

超声波设备可以有效的对液体进行脱气和消泡处理。在这种情况下,超声波从液体中去除小的悬浮气泡,并将溶解气体的水平降低到自然平衡水平以下。

液体的脱气和消泡有许多用途,例如:

  • 样品制备前粒度测量,避免测量误差。
  • 泵送前油和润滑油脱气,减少由于空化引起的泵磨损。
  • 对液体食品(如果汁、酱油或葡萄酒)进行脱气,以减少微生物生长并延长保质期。

当超声波处理液体时,从辐射表面传播到液体介质的声波会产生高压(压缩)和低压(稀薄)交替循环,其速率取决于频率。在低压循环期间,高强度的超声波会在液体中产生小的真空气泡或空隙。大量小气泡均匀的分布在液体中,产生较多的气泡表面积。溶解的气体通过较大的表面积迁移到这些真空(低压)气泡中并增加气泡的尺寸。

声波支持邻近气泡的接触和合并,从而加速气泡的生长。声波也将有助于将气泡从容器表面脱离,并迫使位于液体表面下方的较小气泡上升并将夹带的气体释放到环境中。

进行测试

液体的脱气和消泡过程很容易看到。在新加入自来水的玻璃烧杯中,超声处理将迫使小的悬浮气泡聚结并迅速向上移动。您可以在下面的进度图像中看到此效果。

超声波自来水消泡试验
超声波自来水消泡试验

原油含有大量悬浮气泡。特别是在冷却剂中,这是一个问题,因为气泡会促进泵和喷嘴内空化的产生,导致磨损。下面的进度图显示了超声波消泡效果。

超声波原油消泡
超声波原油消泡

即使将水静置24小时后,超声波处理也会在清水中产生气泡。气体会迁移到气泡中,这些气泡充满溶解的气体。因此,气泡会长大并向上移动。在任何半透明的液体中,脱气效果都是显而易见的。

由于超声波改善了小悬浮气泡向液体表面的上升,因此也减少了气泡与液体之间的接触时间。因此,它也限制了气体从气泡到液体的再溶解。这对于高粘度液体特别有意义,如油或树脂。由于气泡必须移动到液体表面,如果容器很浅,超声波脱气效果更好,因此到表面的时间更短。

气体的影响因素

流体含有一定量的溶解气体。 气体浓度取决于诸如温度,环境压力,液体搅动等因素。 在恒定条件下,气体浓度将接近平衡。超声波脱气将改变条件,因为液体暴露在低压气泡和搅拌下。因此,超声波会使液体中的气体浓度降低到原来的平衡水平以下。

当超声处理停止并且重新建立初始条件时,气体浓度将再次缓慢地接近初始平衡水平,除非液体不暴露于任何气体,例如在一个封闭的瓶子中,否则气体浓度将再次缓慢地接近初始平衡水平。由于气体在液体中的再溶解速度较慢,所以可以在超声处理后使用低气体液体。

乳化和分散前脱气

超声波脱气可显着提高分散体和乳液的质量。

存在的问题

乳液和分散体通常含有表面活性剂以增加稳定性。表面活性剂将抑制分散材料在液相中的接触和聚结或凝聚。为此,表面活性剂将在每个颗粒周围形成层。同样表面活性剂也可以包裹悬浮在液相中的气泡。这种稳定的气泡可以证明是非常稳健的。 它会消耗表面活性剂,降低乳液或分散体的质量,并且在测量粒径时会产生不稳定的读数。

解决方案

为了减少气泡稳定的问题,可以通过超声处理简单地对液体进行脱气。在加入分散相(如油或粉末)之前,对液体进行超声波处理,直到产生的气泡数量减少。混合其他材料时,避免在搅拌时产生新气泡或涡流,这将迅速增加气体含量。

检测二氧化碳

脱气的效果正被用于含碳酸饮料(如可乐、苏打水或啤酒)的罐和瓶的泄漏测试。