- Degasaggio ultrasonico di metalli fusi fino a 2.300°C e vetro fuso
- Lunedì - Venerdì : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 Copenhagen - Danimarca
Modellazione fisica del degasaggio ultrasonico in glicerina
Modellazione fisica del degasaggio ultrasonico in glicerina
Degassaggio ultrasonico utilizzando glicerina, fornendo un banco di prova per ulteriori studi.
degassaggio del vetro fuso utilizzando la glicerina: prova di concetto visualizzata
La glicerina è stata scelta per la degassificazione poiché ha una viscosità simile a quella del vetro fuso. Poiché gli esperimenti vengono condotti a temperatura ambiente, il monitoraggio del processo di cavitazione ultrasonica è sostanzialmente più semplice. Abbiamo utilizzato due configurazioni sperimentali in cui potevamo osservare e registrare visivamente il processo di degassificazione. Modellando fisicamente la degassificazione ultrasonica del vetro fuso utilizzando la glicerina, possiamo semplificare la futura ottimizzazione del processo.
Cavitazione ultrasonica
Le bolle di gas si formano sui nuclei di cavitazione e crescono per diffusione dalla glicerina nella bolla. Se il liquido contiene già bolle, queste subiscono una crescita per diffusione. Le singole bolle si uniscono a causa delle forze attrattive tra loro (Bjerknes e Bernoulli forze). Man mano che crescono, la loro spinta di galleggiamento aumenta, e risalgono in superficie rilasciando il gas nell'atmosfera.
Registrati qui per guardare il film completo
Fai scorrere le frecce centrali con il mouse da sinistra a destra e viceversa per vedere le immagini complete prima e dopo la degassificazione ultrasonica.
Risultati della cavitazione ultrasonica
I video dell'intero processo sono disponibili su YouTube (registrati per guardarli): In entrambe le configurazioni, la crescita delle bolle e il trasporto delle bolle tramite flusso acustico sono chiaramente visibili. Il flusso acustico porta alla formazione di spesse nuvole di bolle che alla fine raggiungono la superficie del liquido e si disperdono. Nella configurazione 1, gli eventi di cavitazione si sono verificati principalmente sulla superficie del sonotrodo, e il primo streamer è apparso dopo circa 30 secondi. Nella configurazione 2, gli streamer si sono formati in tutto il liquido e, a causa della forma del contenitore, si osservano gli effetti delle onde stazionarie, delle zone nodali e anti-nodali, di alta e bassa energia. In entrambe le zone si vede che le bolle si muovono l'una verso l'altra e coalescono, mostrando un notevole potenziale per un processo di affinazione del vetro migliorato.
Prima che l'energia ultrasonica fosse applicata ai campioni, entrambi contenevano molte bollicine che li rendevano semi-opachi. Nel tempo, le bolle sono state rimosse e i campioni di glicerina si sono chiarificati. La Figura 1 mostra la glicerina nella configurazione sperimentale 1 prima e dopo l'esperimento. La Figura 2 mostra il campione sperimentale e il campione di controllo prima e dopo l'applicazione degli ultrasuoni nella configurazione 2. Nella configurazione 1, circa 4,5 litri di glicerina sono stati chiarificati entro dieci minuti.
Configurazione sperimentale
Sono stati utilizzati due allestimenti sperimentali. Il primo (allestimento 1) consisteva in una vasca da 4,5 litri di glicerina contenente il sonotrodo ceramico. Il secondo (allestimento 2) era una cella di visualizzazione in vetro di quarzo riempita di glicerina con dimensioni H 63 x L 35 x P 10 mm, alla quale è stata applicata energia ultrasonica esterna. Il secondo allestimento includeva anche un campione di controllo identico al quale non è stata applicata alcuna energia ultrasonica.
Il sonotrodo in ceramica utilizzato nel setup 1 è stato appositamente sviluppato per eliminare le onde stazionarie a 20 kHz. Questo elimina il rischio di incrinature.
Conclusione
I modelli di cavitazione ultrasonica erano chiaramente visibili nella glicerina in entrambi i risultati delle configurazioni sperimentali, dimostrando che questo modello fisico è un modo eccellente per studiare il degassaggio in mezzi viscosi come il vetro fuso.
La degassificazione ultrasonica del vetro fuso presenta molti vantaggi rispetto ai metodi di degassificazione convenzionali. Ad esempio, è più rapida, utilizza considerevolmente meno energia e non impiega additivi tossici. Inoltre, la modellazione fisica del processo utilizzando la glicerina fornisce un modo ideale per studiare ulteriormente e ottimizzare il processo.