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グリセリン中での超音波脱ガスの物理モデリング

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グリセリン中での超音波脱ガスの物理モデリング

グリセリンを用いた超音波脱ガス：さらなる研究のためのテストベッドを提供。.

グリセリンを用いた溶融ガラスの脱気：概念実証の可視化

グリセリン は、溶融ガラスと粘度が類似しているため、脱ガス用に選ばれました。実験は室温で行われるため、超音波キャビテーションプロセスの監視はかなり簡単です。私たちは、脱ガスプロセスを視覚的に観察・記録できる2つの実験装置を使用しました。グリセリンを用いて溶融ガラスの 超音波脱ガス を物理的にモデル化することで、将来のプロセス最適化を簡素化できます。

超音波キャビテーション

ガス気泡はキャビテーション核上に形成され、グリセリンから気泡内への拡散によって成長します。液体中にすでに気泡が存在する場合、それらは拡散成長を起こします。個々の気泡は、それらの間の引力（ビエルクネス 力および ベルヌーイ 力）により合体します。成長するにつれて浮力が増し、表面に浮上してガスを大気中に放出します。

フルムービーを視聴するにはこちらから登録してください
マウスで中央の矢印を左から右へ、またはその逆にスライドさせて、超音波脱泡前後の完全な画像を表示します。.

超音波キャビテーションの結果

完全なプロセスのビデオはこちらでご覧いただけます。 YouTube（視聴には登録が必要です）： 両方のセットアップにおいて、気泡の成長と音響流による気泡の輸送が明確に観察されます。音響流は、最終的に液体の表面に達して分散する厚い気泡雲の形成につながります。セットアップ1では、キャビテーション現象は主にソノトロードの表面で発生し、最初のストリーマーは約30秒後に現れました。セットアップ2では、ストリーマーが液体全体に形成され、容器の形状により、定在波、節および腹の領域、高エネルギーと低エネルギーの領域の影響が観察されます。両方の領域で、気泡が互いに移動して合体する様子が見られ、改善されたガラス清澄プロセスの大きな可能性を示しています。

超音波エネルギーをサンプルに印加する前は、両方のサンプルに多数の微細な気泡が含まれており、半透明でした。時間の経過とともに気泡は除去され、グリセリンサンプルは透明になりました。図1は、実験セットアップ1における実験前後のグリセリンを示しています。図2は、セットアップ2における超音波印加前後の実験サンプルと対照サンプルを示しています。セットアップ1では、約4.5リットルのグリセリンが10分以内に透明化されました。.

実験セットアップ

2つの実験装置が使用された。1つ目（セットアップ1）は、セラミック製ソノトロードを備えた4.5リットルのグリセリン入りボウルで構成されていた。2つ目（セットアップ2）は、寸法が高さ63 x 幅35 x 奥行き10 mmのグリセリンで満たされた石英ガラス製ビューセルであり、外部から超音波エネルギーが印加された。2つ目のセットアップには、超音波エネルギーが印加されていない同一の対照サンプルも含まれていた。.

セットアップ1で使用されたセラミック製ソノトロードは、 定在波 を20 kHzで排除するために特別に開発されました。これにより、亀裂の危険性が排除されます。

結論

超音波キャビテーションパターンは、両方の実験セットアップの結果においてグリセリン中で 明確に観察され 、この物理モデルが溶融ガラスのような粘性媒体における脱ガスを研究するための優れた方法であることを実証しています。

超音波 脱泡 は、従来の脱泡方法と比較して多くの利点があります。例えば、 より速く、消費エネルギーが大幅に少なく、有毒な添加剤を使用しません。さらに、グリセリンを用いてプロセスを物理的にモデル化することは、プロセスをさらに研究し最適化するための理想的な方法を提供します。