- 熔融金属(最高2300°C)及熔融玻璃的超声波除气
- 周一至周五:09:00 - 19:00
- 赛隆陶瓷Aps - 厄斯特布罗加德226号st. tv. - 2100 哥本哈根 - 丹麦
甘油中超声波脱气的物理建模
甘油中超声波脱气的物理建模
使用甘油进行超声波脱气,为进一步研究提供试验平台。.
使用甘油对熔融玻璃进行脱气:概念验证可视化
甘油 被选用于脱气,因为其粘度与熔融玻璃相似。由于实验在室温下进行,监测超声空化过程要简单得多。我们使用了两种实验装置,可以直观地观察和记录脱气过程。通过使用甘油对熔融玻璃的 超声脱气 进行物理建模,我们可以简化未来的工艺优化。
超声波空化
超声空化 是指将超声波施加到液体中,导致微气泡的产生、生长、脉动和崩溃。一旦达到阈值能量水平,空化就会启动,对于甘油而言,该阈值约为0.15 MPa。会形成成千上万个气泡。这些气泡膨胀并迅速崩溃,产生高速冲击波和高达数GPa的高压。同时也会出现局部高温。
气泡在空化核上形成,并通过从甘油向气泡内的扩散而生长。如果液体中已含有气泡,则这些气泡会经历扩散生长。单个气泡由于它们之间的吸引力(比耶克内斯 力和 伯努利 力)而合并。随着它们长大,浮力增加,它们浮到表面并将气体释放到大气中。
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用鼠标将中心箭头从左向右或从右向左滑动,即可查看超声波除气前后的完整图像。.
超声波空化结果
完整过程的视频可在 YouTube(请注册后观看): 在两种设置中,气泡的生长和声流驱动的气泡传输清晰可见。声流导致形成厚的气泡云,最终到达液体表面并消散。在设置1中,空化事件主要发生在变幅杆表面,第一个流束在大约30秒后出现。在设置2中,流束在整个液体中形成,由于容器的形状,可以观察到驻波、波节和波腹区域以及高能和低能区域的影响。在这两个区域中,气泡相互靠近并合并,显示出改善玻璃澄清过程的巨大潜力。
在将超声波能量施加到样品之前,两个样品都含有许多微小气泡,使其呈半透明状。随着时间的推移,气泡被去除,甘油样品变得澄清。图1显示了实验装置1中甘油在实验前后的情况。图2显示了装置2中实验样品和对照样品在施加超声波前后的情况。在装置1中,大约4.5升甘油在十分钟内被澄清。.
实验装置
使用了两种实验装置。第一种(装置1)由一个装有甘油的4.5升碗组成,其中包含陶瓷超声变幅杆。第二种(装置2)是一个充满甘油的石英玻璃观察池,尺寸为高63 x 宽35 x 深10毫米,对其施加了外部超声能量。第二种装置还包含一个相同的对照样品,未对其施加超声能量。.
装置1中使用的陶瓷超声变幅杆经过专门开发,以消除 驻波 在20 kHz频率下的影响。这消除了开裂的危险。
结论
在两个实验装置的结果中,甘油中的超声波空化图案 清晰可见 ,这表明该物理模型是研究粘性介质(如熔融玻璃)中脱气过程的绝佳方法。
超声波 除气 相比传统除气方法,对熔融玻璃具有诸多优势。例如,它 更快、能耗显著更低,且不使用有毒添加剂。此外,使用甘油对过程进行物理建模,为进一步研究和优化该过程提供了理想途径。