- Erimiş Metallerin 2.300°C'ye Kadar Ultrasonik Gazdan Arındırılması ve Erimiş Cam
- Pazartesi - Cuma : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Kopenhag - Danimarka
Kabarcık boyutunu iki katına çıkarın ve sıcaklığı düşürün (Stoke Yasası)
Kabarcık boyutunun rafine etme oranı üzerindeki ultrasonik etkisi
Ultrasonik destekli erimiş cam rafinasyonu, standart prosesten çok daha düşük sıcaklıklarda ve daha da önemlisi işlem sürelerini artırmaya gerek kalmadan erimiş camdaki gaz kabarcıklarını gidermek için potansiyel olarak kullanılabilir. Erimiş cam arıtma prosesi oldukça enerji yoğun olduğundan, cam arıtma sıcaklığının düşürülmesi önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar. Burada ultrasonik cam arıtmanın toplam enerji maliyetlerini %20'ye kadar azaltma potansiyeline sahip olduğunu gösteriyoruz.
Cam eritme ve Cam arıtma
Glas üretimi, hem erime hem de rafine etmeyi içeren son derece enerji yoğun bir süreçtir. Erime, camın oluşumunda meydana gelen kimyasal reaksiyonların hammaddelerden kontrol edilmesi anlamına gelir ve rafine etme, oluşan erimiş camdan kabarcıkların çıkarılması işlemini ifade eder.
Eriyen soda-kireç bardakları yaklaşık 1.300 °C sıcaklıklarda elde edilirken, rafine etme yaklaşık 1.450 °C'lik önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıklar gerektirir. Bu yüksek sıcaklıkta, erimiş camın viskozitesi, camdaki kabarcıkların yüzeye çıkmasına izin vermek için yeterince düşüktür.
Sıcaklığın 1.300 °C'den rafinasyon sıcaklığı olan 1.450 °C'ye yükseltilmesi, tüm eritme ve cam rafinasyon sürecinde kullanılan toplam enerjinin yaklaşık %40'ını tüketir. Tipik olarak birleşik eritme ve arıtma işlemleri yaklaşık 24 saat sürer ve bu nedenle önemli miktarda enerji tüketir.
Kabarcık boyutu, cam arıtma sıcaklığı ve zaman arasında güçlü bir korelasyon vardır. Basitçe ifade etmek gerekirse, daha büyük kabarcıklar daha küçük kabarcıklardan daha hızlı yükselir; daha yüksek arıtma sıcaklıkları erimiş camın viskozitesini azaltır; viskozite daha düşük olduğunda kabarcıklar daha hızlı yükselir. Bu nedenle, arıtma işleminin verimliliğini artırmak için kabarcık çapını artırmak ve/veya erimiş camın viskozitesini azaltmak isteriz. Göreceğimiz gibi, ultrasonik arıtma, erimiş camın sıcaklığını yükseltmeye gerek kalmadan kabarcık boyutunu artırmamıza ve kabarcıkları verimli bir şekilde gidermemize olanak tanır.
Kabarcık boyutunun Ultrasonik Destekli Cam arıtma hızı üzerindeki etkisi
Daha resmi olarak, eğer gaz kabarcıkları birleşirse, Stokes Yasası'na göre, aynı arıtma oranı daha yüksek viskozitelerde korunabilir. Stokes yasası, göreceli bir hız v ile hareket eden η viskozitesi olan bir sıvıda asılı sabit bir yarıçap R küresinin F kuvvetini ifade eder.
F = 6 π η R v
Bu ilişkiyi, kabarcık çapını 0,4 mm 0,8 mm'den iki katına çıkarmak, teorik olarak daha küçük kabarcıklarda ve 100 Pa viskozitede olduğu gibi 400 Pa viskoziteye sahip erimiş bir bardakta aynı rafine etme oranını elde etmemize izin vereceğini göstermek için kullanabiliriz. 0,4 mm'nin tipik olarak bir metre erimiş cam derinliğinden yükselecek en küçük kabarcık çapı olduğunu unutmayın. yaklaşık 16 saat, 20 mikrometre / saniye oranı.
İlişki, tipik bir ticari cam için sıcaklığa karşı viskozite gösteren diyagramdan belirgindir. 1.450 °C'de viskozite 100 Pa iken, 1.280 °C'de 400 Pa'ya düşürüldü. Stokes yasasına göre, 100 Pa viskozitesinde 0,4 mm'lik bir kabarcığın yükselme oranı, 400 Pa'daki 0,8 mm'lik bir kabarcıkla aynıdır.
Başka bir deyişle, kabarcığın boyutunu iki katına çıkararak, yaklaşık 1250 ° C'lik bir sıcaklıkta aynı arıtma oranını elde edebiliriz. Tipik olarak, bu, sürecin toplam enerji maliyetinin% 20'sini kurtaracaktır.
Bu analiz, erimiş camdaki kabarcık çapını artırarak arıtma işlemine önemli ölçüde enerji tasarrufu yapabileceğimizi gösterirken, bunu pratik olarak başarabilir miyiz?
sıcaklığa karşı viskozite
Ultrasonik enerji kullanarak kabarcık birleştirmeyi zorlamak
Ultrasonik arıtmadaki en son gelişmeler, artık cam rafine etme sırasında kabarcık boyutunu artırmak için ultrasonik enerji kullanabileceğimiz anlamına gelir. Birden fazla süreç söz konusu olsa da, baskın olan kavitasyondur.
Kavitasyon, erimiş camdaki basıncı hızla değiştirerek düşük basınçlı boşluklar veya boşluklar yaratan yüksek enerjili bir süreçtir. Boşluklar, çözünmüş gazların ve kabarcıkların yayıldığı ve biriktiği çekirdeklenme merkezleri sağlar. Etkili bir şekilde, küçük kabarcıklar birleşerek daha büyük kabarcıklar oluşturur ve gösterdiğimiz gibi bunlar dağıldıkları yüzeye daha hızlı yükselir.
Son
Ultrasonik enerji kullanarak cam rafine sırasında kabarcık boyutunu artırmak, cam eritme işlemini takiben sıcaklığını artırarak cam erimesinin viskozitesini azaltmaya gerek kalmadan standart rafine etme süreleri elde edebileceğimiz anlamına gelir. Bu, işlem sürelerini azaltma veya işlemde kullanılan enerjiyi azaltma seçeneğine sahip olduğumuz anlamına gelir.
Potansiyel enerji tasarrufu endüstri genelinde değişiklik gösterecek ve cam endüstrisi sektörü ve kalite gereksinimleri de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlı olacak olsa da, Ultrasonik destekli cam arıtma için %20'ye varan potansiyel enerji tasarrufu mevcuttur. Bu enerji tasarrufu, enerji yoğunluğu yüksek olan bu endüstri için önemli bir potansiyel fayda sunmaktadır.