ما هو التفريغ بالموجات فوق الصوتية؟

 

مقدمة لتفريغ الغاز بالموجات فوق الصوتية:

 

التفريغ بالموجات فوق الصوتية هو عملية إزالة الغازات الذائبة و/أو الفقاعات الصغيرة المحصورة من السائل. الغازات المستخرجة من السوائل المختلفة، بما في ذلك الماء، وشمع الشموع، والبوليمر، وراتنجات الايبوكسي، وزيت السيليكون، والمواد اللاصقة، والطلاءات، والمشروبات، والأحبار، والطلاءات، وزيت المحولات، ومنتجات الغسول والتعليق، وزيت المحرك، وما إلى ذلك. يمكن أن يؤدي تفريغ الغاز إلى تحسين جودة الغاز بشكل كبير المنتج النهائي (تقليل العيوب، تحسين الجماليات، وما إلى ذلك)، على عكس تفريغ الفراغ باستخدام طرق متقطعة، يمكن إجراء تفريغ الغاز بالموجات فوق الصوتية في وضع التدفق المستمر.

 

 

المبدأ التشغيلي:

 

تنتشر الموجات فوق الصوتية من جهاز إرسال الصوت إلى وسط سائل، مما ينتج عنه مراحل ضغط إيجابية وسلبية متناوبة. في مرحلة الضغط السلبي (التخفيف)، يمكن للموجات فوق الصوتية عالية الكثافة بما فيه الكفاية التغلب على الالتصاق بين الجزيئات وتوليد عدد كبير من الفقاعات الدقيقة القريبة من الفراغ في السائل. تستنشق الفقاعات المزيد من الغاز أثناء التمدد وتطلقه أثناء الانكماش، مما يؤدي إلى زيادة سريعة في الحجم. وتسمى هذه العملية بالانتشار "الموجه" أو "المصحح". نظرًا للتوزيع الموحد للفقاعات في السائل ومساحة السطح الإجمالية الكبيرة أثناء التجويف الصوتي في الطور الغازي، يكون معدل هجرة الغازات الذائبة في جميع أنحاء حجم السائل المتأثر سريعًا وموحدًا. والنتيجة هي تكوين عدد كبير من الفقاعات المتذبذبة، والتي تحتوي على غازات مذابة سابقًا في الوسائط السائلة. عندما تقفز الفقاعات في مجال الموجات فوق الصوتية، فإنها تتسارع وتندمج مع بعضها البعض، لتشكل فقاعات أكبر. تستمر هذه العملية بسرعة حتى تصل الفقاعات إلى درجة كافية من الطفو، وتطفو على السائل، وتطلق الغاز المحصور سابقًا في البيئة.

 

 

ظواهر التجويف:

 

ويتسبب التفريغ بالموجات فوق الصوتية عن طريق ظاهرة التجويف. الموجات فوق الصوتية التي تمر عبر السائل تضغط عليه وتوسعه بشكل مستمر. توفر الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة الطاقة اللازمة لتفريق الطور السائل. عند الوصول إلى الحد الأقصى للضغط، يحدث تمزق السائل في النقاط ذات التماسك الضعيف. وبعد هذا التمزق ظهر ضغط زائد عند نقطة التمزق وتبين وجود بعض التجاويف. وفي هذه الفراغات ينفجر الغاز المذاب في السائل على شكل فقاعات بعد فترة زمنية قصيرة.

 

 

 

تجربة التفريغ بالموجات فوق الصوتية:

 

1. إزالة الغازات الذائبة (التفريغ)

صب السائل في وعاء زجاجي ("العينة الأولية") (دون إدخال فقاعات عمدا، هناك بعض الفقاعات المعلقة، ولكن معظم الغاز المراد إزالته يحتوي على مواد متطايرة مذابة (1.5٪). ثم قم بتعريض العينة للموجات فوق الصوتية لمدة دقيقة و 15 ثانية تقريبًا ("التعرض للموجات فوق الصوتية")، يتم خلالها استخلاص الغاز المذاب من السائل على شكل فقاعات كبيرة معلقة. بعد ذلك، اتركه لمدة 5 دقائق تقريبًا للسماح للفقاعات بالغاز المستخرج بالظهور على السطح والتمزق ("سطح الفقاعة والتمزق")، مما يؤدي إلى ظهور "العينة المنزوعة الغاز" الموضحة في الشكل التالي. تخضع كثافة التجويف لتغيرات كبيرة أثناء عملية الموجات فوق الصوتية، وفي بعض الأحيان يتم استخدام "قفزة الشدة" هذه كوسيلة تلقائية لإنهاء عملية التفريغ.

سبب حدوثه هو كما يلي: يعمل مولد الموجات فوق الصوتية في وضع السعة الثابتة: بمجرد ضبط سعة الموجات فوق الصوتية، تظل دائمًا على نفس المستوى. يتم ضبط الطاقة التي يوفرها المولد تلقائيًا بناءً على مبادئ مشابهة لتلك المستخدمة في التحكم في سرعة السيارة، مما يزيد من خرج طاقة المحرك للحفاظ على سرعة ثابتة (في مثالنا، السعة) عند الصعود. عندما يتم تفريغ الأجزاء المتطايرة تمامًا من الزيت، تتغير خصائصها فجأة: يدخل التجويف في حالة فقاعة مفرغة بدلاً من حالة الفقاعة المتضخمة. لنفس إعداد السعة، سيؤدي ذلك إلى ارتفاع استهلاك الطاقة، مما يؤدي إلى "قفزة" في كثافة التجويف.

 

 

2. إزالة الفقاعات المعلقة (التفريغ)

أولاً، استخدم خلاطًا محمولاً لإدخال الفقاعات في السائل ("إدخال الفقاعات"). ثم قم بتعريض العينة للموجات فوق الصوتية لمدة دقيقة و15 ثانية تقريبًا ("التعرض للموجات فوق الصوتية")، حيث تندمج الفقاعات الصغيرة المعلقة في فقاعات أكبر ذات طفو أعلى. بعد هذه الخطوة، هناك فترة وقوف تبلغ حوالي 5 دقائق للسماح للفقاعات الكبيرة بالظهور على السطح والتمزق ("سطح الفقاعة والتمزق")، مما يؤدي إلى "العينة المنزوعة الغاز" الموضحة في الشكل التالي.

 

 

ميزة:

 

1. بالمقارنة مع العمليات الأخرى، فإن تفريغ الغاز بالموجات فوق الصوتية لا يتطلب درجة حرارة عالية، ضغط مرتفع، سلامة جيدة، عملية بسيطة، وصيانة مريحة.

2. بالمقارنة مع الطرق التقليدية، فإن معدات الموجات فوق الصوتية بسيطة، ولها تكاليف إنتاج منخفضة، وفوائد اقتصادية شاملة كبيرة.

3. لديها طيف واسع وقابلية تطبيق واسعة، ويمكن تفريغ الغالبية العظمى من السوائل باستخدام الموجات فوق الصوتية.

4. حافظ على ثبات تأثير المادة السائلة.

5. القضاء على الغازات الذائبة و/أو الفقاعات المحبوسة التي تتداخل مع الاستخدام المقصود للسائل.

6. تحسين المظهر أثناء تفريغ السائل وتجانسه وإطالة العمر الافتراضي للسائل.