- Penghilangan Gas dengan Ultrasonik pada Logam Cair hingga 2.300°C dan Kaca Cair
- Senin–Jumat: 09.00–19.00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226, lantai bawah - 2100 Kopenhagen - Denmark
Penghilangan gas dengan ultrasonik menggunakan gliserin, yang berfungsi sebagai platform uji untuk penelitian lebih lanjut.
Penghilangan gas dari kaca cair menggunakan gliserin: visualisasi bukti konsep
Gliserin dipilih untuk proses penghilangan gas karena viskositasnya mirip dengan kaca cair. Karena eksperimen dilakukan pada suhu kamar, pemantauan proses kavitasi ultrasonik menjadi jauh lebih mudah. Kami menggunakan dua pengaturan eksperimen yang memungkinkan kami mengamati secara visual dan merekam proses penghilangan gas tersebut. Dengan membuat model fisik proses penghilangan gas ultrasonik pada kaca cair menggunakan gliserin, kami dapat mempermudah optimasi proses di masa mendatang.
Kavitasi Ultrasonik
Kavitasi ultrasonik melibatkan penerapan gelombang ultrasonik pada cairan yang mengakibatkan terbentuknya, pertumbuhan, denyutan, dan runtuhnya gelembung-gelembung mikro. Kavitasi dimulai begitu tingkat energi ambang batas tercapai, yaitu sekitar 0,15 MPa untuk gliserin. Ribuan gelembung terbentuk. Gelembung-gelembung ini mengembang dan runtuh dengan cepat, sehingga menghasilkan gelombang kejut berkecepatan tinggi dan tekanan tinggi hingga beberapa GPa. Suhu tinggi yang terlokalisasi juga terjadi.
Gelembung gas terbentuk pada inti kavitasi dan tumbuh melalui difusi dari gliserin ke dalam gelembung. Jika cairan tersebut sudah mengandung gelembung, maka gelembung-gelembung tersebut akan mengalami pertumbuhan melalui difusi. Gelembung-gelembung individu menyatu akibat gaya tarik di antara mereka ( gaya Bjerknes dan Bernoulli ). Seiring pertumbuhannya, daya apung gelembung-gelembung tersebut meningkat, sehingga mereka mengapung ke permukaan dan melepaskan gas ke atmosfer.
Daftar di sini untuk menonton film selengkapnya
Geser panah di bagian tengah dengan mouse Anda dari kiri ke kanan dan sebaliknya untuk melihat gambar lengkap sebelum dan sesudah proses penghilangan gas dengan ultrasonik.
Hasil Kavitasi Ultrasonik
Video proses lengkapnya tersedia di YouTube (silakan daftar untuk menontonnya): Pada kedua pengaturan tersebut, pertumbuhan gelembung dan perpindahan gelembung akibat aliran akustik terlihat dengan jelas. Aliran akustik tersebut menyebabkan terbentuknya awan gelembung yang tebal, yang pada akhirnya mencapai permukaan cairan dan menyebar. Pada pengaturan 1, fenomena kavitasi terjadi terutama di permukaan sonotrode, dan streamer pertama muncul setelah sekitar 30 detik. Pada pengaturan 2, aliran gelembung terbentuk di seluruh cairan dan, karena bentuk wadahnya, efek gelombang berdiri, zona nodal dan antinodal, serta zona energi tinggi dan rendah dapat diamati. Di kedua zona tersebut, gelembung terlihat bergerak saling mendekat dan bergabung, yang menunjukkan potensi signifikan untuk proses pemurnian kaca yang lebih baik.
Sebelum energi ultrasonik diterapkan pada sampel, keduanya mengandung banyak gelembung kecil sehingga tampak agak buram. Seiring waktu, gelembung-gelembung tersebut menghilang, dan sampel gliserin menjadi jernih. Gambar 1 menunjukkan gliserin dalam pengaturan eksperimen 1 sebelum dan sesudah eksperimen. Gambar 2 menunjukkan sampel eksperimen dan sampel kontrol sebelum dan sesudah penerapan ultrasonik pada pengaturan 2. Pada pengaturan 1, sekitar 4,5 liter gliserin menjadi jernih dalam waktu sepuluh menit.
Pengaturan percobaan
Digunakan dua pengaturan eksperimental. Yang pertama (pengaturan 1) terdiri dari mangkuk berisi gliserin berkapasitas 4,5 liter yang di dalamnya terdapat sonotrode keramik. Yang kedua (pengaturan 2) berupa sel pengamatan dari kaca kuarsa yang diisi gliserin dengan dimensi T 63 × L 35 × P 10 mm, yang diberi energi ultrasonik eksternal. Pengaturan kedua juga mencakup sampel kontrol yang identik, yang tidak diberi energi ultrasonik.
Sonotrode keramik yang digunakan pada pengaturan 1 telah dikembangkan secara khusus untuk menghilangkan gelombang berdiri pada frekuensi 20 kHz. Hal ini menghilangkan risiko terjadinya retakan.
Kesimpulan
Pola kavitasi ultrasonik terlihat jelas dalam gliserin pada hasil kedua pengaturan eksperimen tersebut, yang menunjukkan bahwa model fisik ini merupakan cara yang sangat baik untuk mempelajari proses penghilangan gas dalam media kental seperti kaca cair.
Penghilangan gas secara ultrasonik pada kaca cair memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan metode penghilangan gas konvensional. Misalnya, metode ini lebih cepat, menggunakan energi yang jauh lebih sedikit, dan tidak menggunakan bahan tambahan beracun. Selain itu, pemodelan fisik proses ini menggunakan gliserin merupakan cara yang ideal untuk mempelajari lebih lanjut dan mengoptimalkan proses tersebut.