- Ultrasonisk avgasning av smeltede metaller opptil 2.300°C og smeltet glass
- Mandag - Fredag : 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226 st. tv. - 2100 København - Danmark
Ultrasonisk avgassing ved bruk av glycerin, som gir en testbenk for videre studier.
avgasning av smeltet glass ved hjelp av glyserin: proof of concept visualisert
Glyserin ble valgt for avgassing fordi det har en viskositet som ligner på smeltet glass. Siden eksperimentene utføres ved romtemperatur, er overvåking av den ultrasoniske kavitasjonsprosessen betydelig enklere. Vi brukte to eksperimentelle oppsett der vi kunne visuelt observere og registrere avgassingsprosessen. Ved å fysisk modellere ultrasonisk avgassing av smeltet glass ved hjelp av glyserin, kan vi forenkle fremtidig prosessoptimalisering.
Ultrasonisk kavitasjon
Gassbobler dannes på kavitasjonskjernene og vokser ved diffusjon fra glycerinen inn i boblen. Hvis væsken allerede inneholder bobler, gjennomgår disse diffusjonsvekst. Individuelle bobler smelter sammen på grunn av attraktive krefter mellom dem (Bjerknes og Bernoulli krefter). Etter hvert som de vokser, øker oppdriften deres, og de flyter til overflaten og frigjør gassen til atmosfæren.
Registrer deg her for å se hele filmen
Skyv midtpilene med musen fra venstre til høyre og omvendt for å se hele bilder før og etter ultralydavgasning.
Resultater av ultralydkavitasjon
Videoer av hele prosessen er tilgjengelige på YouTube (vennligst registrer deg for å se dem): I begge oppsettene er boblevekst og bobletransport ved akustisk strømning tydelig synlig. Den akustiske strømningen fører til tykke bobleskyformasjoner som til slutt når overflaten av væsken og spres. I oppsett 1 forekom kavitasjonshendelser hovedsakelig på overflaten av sonotroden, og den første streameren dukket opp etter omtrent 30 sekunder. I oppsett 2 ble streamere dannet i hele væsken, og på grunn av formen på beholderen observeres effektene av stående bølger, nodale og antinodale soner, av høy og lav energi. I begge sonene ser man at bobler beveger seg mot hverandre og smelter sammen, noe som viser betydelig potensial for en forbedret glassraffineringsprosess.
Før ultralydenergi ble påført prøvene, inneholdt de begge mange små bobler som gjorde dem halvgjennomsiktige. Over tid ble boblene fjernet, og glyserinprøvene ble klarnet. Figur 1 viser glyserinen i forsøksoppsett 1 før og etter forsøket. Figur 2 viser forsøksprøven og kontrollprøven før og etter påføring av ultralyd i oppsett 2. I oppsett 1 ble omtrent 4,5 liter glyserin klarnet i løpet av ti minutter.
Eksperimentelt oppsett
To eksperimentelle oppsett ble brukt. Det første (oppsett 1) besto av en 4,5-liters bolle med glyserin som inneholdt den keramiske sonotroden. Det andre (oppsett 2) var en glyserinfylt kvartsglass-visningscelle med dimensjoner H 63 x B 35 x D 10 mm, som det ble påført ekstern ultralydenergi til. Det andre oppsettet inkluderte også en identisk kontrollprøve som det ikke ble påført ultralydenergi til.
Den keramiske sonotroden som ble brukt i oppsett 1, er spesialutviklet for å eliminere stående bølger ved 20 kHz. Dette eliminerer faren for sprekkdannelse.
Konklusjon
De ultrasoniske kavitasjonsmønstrene var tydelig synlige i glycerinen i begge eksperimentelle oppsettresultatene, noe som demonstrerer at denne fysiske modellen er en utmerket måte å studere avgassing i viskøse medier som smeltet glass.
Ultralyd avgasning av smeltet glass har mange fordeler sammenlignet med konvensjonelle avgasningsmetoder. For eksempel er det raskere, bruker betydelig mindre energi og bruker ingen giftige tilsetningsstoffer. I tillegg gir fysisk modellering av prosessen ved hjelp av glyserin en ideell måte å studere videre og optimalisere prosessen på.