Phương pháp khử khí bằng sóng siêu âm hay còn thường được gọi là “ultrasonic degassing”. Đây là một phương pháp hiện đại và tiên tiến so với nhiều phương pháp khử khí truyền thống được sử dụng trong sản xuất.Đặc biệt là về khả năng kiểm soát và hiệu suất loại bỏ khí,độ đồng đều.Chúng ta hãy tìm hiểu nguyên lý hoạt động và các ứng dụng thực tiễn trong sản xuất của nó trong bài viết dưới đây.

I.Nguyên lý khử khí trong chất lỏng của sóng siêu âm:

Nguyên lý khử khí bằng sóng siêu âm dựa trên hiện tượng cavitation, nơi các bọt khí hình thành và sụp đổ dưới tác động của sóng siêu âm, giúp loại bỏ các khí hòa tan trong chất lỏng. Quá trình này giúp cải thiện chất lượng và độ bền của sản phẩm trong nhiều ngành công nghiệp. Công nghệ này được đánh giá cao vì hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian và chi phí, an toàn và thân thiện với môi trường.

   a.Tạo sóng siêu âm

• Nguồn phát sóng siêu âm: Thiết bị phát sóng siêu âm (ultrasonic transducer) tạo ra sóng âm có tần số cao, thường từ 20 kHz trở lên.
• Truyền sóng siêu âm vào chất lỏng: Sóng siêu âm được truyền vào chất lỏng thông qua một đầu dò hoặc một hệ thống phát siêu âm, tạo ra dao động tần số cao trong chất lỏng.

Máy phát siêu âm và đầu dò 20Khz được sử dụng cho ứng dụng khử khí

   b.Tạo bọt khí (Bubble Formation)

• Chu kỳ áp suất âm (Rarefaction Cycle): Khi sóng siêu âm truyền qua chất lỏng, chúng tạo ra các chu kỳ áp suất âm (áp suất thấp), làm cho chất lỏng giãn nở và hình thành các bọt khí nhỏ. Áp suất thấp tạo ra lực kéo, làm cho các khí hòa tan trong chất lỏng tập trung lại và tạo thành các bọt khí.
• Sự hình thành bọt khí từ khí hòa tan: Các khí hòa tan như không khí, oxy, carbon dioxide dễ dàng tập hợp lại và hình thành các bọt khí nhỏ trong giai đoạn này.

c.Sụp đổ bọt khí (Bubble Collapse)

• Chu kỳ áp suất dương (Compression Cycle): Khi sóng siêu âm tiếp tục, chu kỳ áp suất dương (áp suất cao) diễn ra, làm cho các bọt khí chịu áp lực lớn và co lại.
• Cavitation: Dưới áp suất cao, các bọt khí không thể duy trì và sụp đổ mạnh mẽ. Quá trình sụp đổ này tạo ra nhiệt độ cao và áp suất cục bộ lớn xung quanh khu vực bọt khí sụp đổ.

 d.Loại bỏ khí (Degassing)

• Giải phóng khí hòa tan: Sự sụp đổ của các bọt khí làm tăng khuếch tán và loại bỏ khí hòa tan trong chất lỏng, đồng thời các bọt khí nhỏ hơn sẽ nổi lên bề mặt và thoát ra khỏi chất lỏng.
• Kết quả: Chất lỏng sau quá trình này sẽ có ít bọt khí và khí hòa tan hơn, giúp cải thiện tính chất vật lý và hóa học của chất lỏng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử khí bằng sóng siêu âm

1. Tần số siêu âm: Tần số cao hơn thường tạo ra các bọt khí nhỏ hơn và phân bố đồng đều hơn. Thường sử dụng tần số từ 20 kHz đến 40 kHz.
2. Cường độ siêu âm (Hiệu suất chuyển đổi năng lượng): Cường độ cao hơn sẽ tạo ra cavitation mạnh mẽ hơn, hiệu quả khử khí cao hơn.
3. Thời gian xử lý: Thời gian xử lý lâu hơn giúp loại bỏ nhiều khí hơn, tuy nhiên cần cân nhắc để tránh làm hỏng cấu trúc của chất lỏng.
4. Nhiệt độ chất lỏng: Nhiệt độ cao hơn có thể làm tăng hiệu quả của quá trình khử khí do giảm độ nhớt của chất lỏng và tăng tốc độ khuếch tán khí.

Video thực tế khi dùng sóng siêu âm để khử khí

II.Ứng dụng thực tiễn

Lý do vì sao khử khí bằng sóng siêu âm lại phổ biến:

    a.Hiệu quả cao

• Loại bỏ khí hòa tan và bọt khí: Sóng siêu âm tạo ra quá trình cavitation mạnh mẽ, hiệu quả trong việc loại bỏ khí hòa tan và bọt khí từ chất lỏng và chất rắn.
• Đồng đều và nhất quán: Phương pháp này đảm bảo loại bỏ khí một cách đồng đều và nhất quán trên toàn bộ khối lượng chất lỏng, điều mà các phương pháp khác khó đạt được.

b.Cải thiện chất lượng sản phẩm

• Không có khuyết điểm: Sản phẩm cuối cùng không có lỗ rỗng hay bọt khí, giúp tăng cường tính thẩm mỹ và độ bền cơ học.
• Kết cấu mịn màng và đồng nhất: Các sản phẩm như nhựa, mỹ phẩm, và thực phẩm có kết cấu mịn màng, đồng nhất, nâng cao trải nghiệm người dùng và chất lượng tổng thể.

c.Tăng cường hiệu suất sản xuất

• Tiết kiệm thời gian: Quá trình khử khí bằng sóng siêu âm diễn ra nhanh chóng, giảm thời gian xử lý so với các phương pháp truyền thống.
• Giảm chi phí: Tăng hiệu suất sản xuất và giảm lượng sản phẩm bị lỗi, từ đó giảm chi phí sản xuất và kiểm tra chất lượng.

d.An toàn và thân thiện với môi trường

• Không cần sử dụng hóa chất: Khử khí bằng sóng siêu âm không yêu cầu sử dụng hóa chất, giúp giảm nguy cơ ô nhiễm và an toàn hơn cho người vận hành.
• Giảm ô nhiễm môi trường: Không tạo ra chất thải hay khí độc hại, giúp bảo vệ môi trường.

e.Ứng dụng rộng rãi

• Đa dạng ngành công nghiệp: Phương pháp này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất nhựa, dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, kim loại, và điện tử.
• Linh hoạt trong quy trình sản xuất: Có thể áp dụng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quy trình sản xuất, từ khâu nguyên liệu đến sản phẩm hoàn thiện.

 f.Công nghệ tiên tiến và dễ dàng triển khai

• Thiết bị tiên tiến: Các thiết bị phát sóng siêu âm ngày càng tiên tiến, dễ dàng tích hợp vào các dây chuyền sản xuất hiện có.
• Dễ dàng điều chỉnh: Có thể điều chỉnh tần số và cường độ sóng siêu âm phù hợp với từng loại chất lỏng và yêu cầu sản xuất cụ thể.

Bảng so sánh tổng quát giữa các phương pháp khử khí hiện nay

Phương pháp	Ưu điểm	Nhược điểm
Sóng siêu âm Sử dụng sóng siêu âm để tạo ra cavitation, loại bỏ bọt khí và khí hòa tan thông qua quá trình tạo và sụp đổ của các bọt khí.	·  Hiệu quả cao trong việc loại bỏ cả bọt khí lớn và khí hòa tan. ·  Không cần sử dụng hóa chất, an toàn và thân thiện với môi trường. ·  Quá trình diễn ra nhanh chóng, tiết kiệm thời gian. ·  Không làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học của chất lỏng. ·  Dễ dàng điều chỉnh và tích hợp vào quy trình sản xuất hiện có.	·  Chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị phát sóng siêu âm có thể cao. ·  Cần kỹ thuật chuyên sâu và điều chỉnh phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu.
Chân không Nguyên lý: Sử dụng áp suất thấp để kéo khí hòa tan ra khỏi chất lỏng.	·  Hiệu quả trong việc loại bỏ khí hòa tan. ·  Phù hợp với nhiều loại chất lỏng và quy trình sản xuất khác nhau.	·  Quá trình có thể tốn thời gian và không hiệu quả với bọt khí lớn. ·  Chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống chân không có thể cao. ·  Cần thiết bị phức tạp và không phù hợp cho tất cả các ứng dụng.
Nhiệt Sử dụng nhiệt để làm giảm độ hòa tan của khí trong chất lỏng, khiến khí bay hơi ra khỏi chất lỏng.	·  Phương pháp đơn giản, dễ triển khai. ·  Hiệu quả đối với một số loại khí hòa tan nhất định.	·  Có thể làm thay đổi tính chất của chất lỏng do nhiệt độ cao. ·  Không phù hợp với các chất lỏng nhạy cảm với nhiệt. ·  Tiêu tốn năng lượng, chi phí vận hành cao.
Hóa chất Sử dụng các chất hóa học để phản ứng và loại bỏ khí hòa tan.	·  Hiệu quả nhanh chóng trong việc loại bỏ khí hòa tan. ·  Có thể sử dụng trong một số quy trình đặc thù	·  Sử dụng hóa chất có thể gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm cuối cùng. ·  Chi phí hóa chất và xử lý chất thải có thể cao. ·  Không an toàn cho người vận hành và môi trường.

 

Dưới đây là danh sách chi tiết một số các ngành sản xuất đang sử dụng công nghệ khử khí bằng sóng siêu âm:

1. Ngành sản xuất nhựa và composite

• Sản phẩm nhựa và composite: Loại bỏ bọt khí trong nhựa lỏng và composite để đảm bảo sản phẩm cuối cùng không có khuyết điểm, tăng độ bền và tính thẩm mỹ.
• Lớp phủ và sơn: Khử khí trong các loại sơn và lớp phủ công nghiệp để tránh bọt khí, giúp bề mặt sản phẩm mịn màng và đồng nhất.

2. Ngành luyện kim và đúc kim loại

• Đúc kim loại và hợp kim: Loại bỏ bọt khí trong kim loại nóng chảy, ngăn ngừa các khuyết điểm và tăng cường tính chất cơ học của sản phẩm.
• Hàn: Khử khí trong quá trình hàn giúp mối hàn chắc chắn và không có khuyết điểm, tăng cường độ bền và an toàn của các kết cấu kim loại.

3. Ngành sản xuất dược phẩm

• Dung dịch thuốc: Khử khí trong các dung dịch thuốc để đảm bảo độ tinh khiết và ổn định của sản phẩm.
• Tiêm truyền: Đảm bảo dung dịch tiêm truyền không có bọt khí, tránh nguy cơ gây hại cho bệnh nhân.

4. Ngành sản xuất mỹ phẩm

• Kem và lotion: Đảm bảo sản phẩm có kết cấu mịn màng và đồng nhất, cải thiện trải nghiệm của người tiêu dùng.
• Tinh dầu và hương liệu: Giúp bảo quản và duy trì chất lượng của sản phẩm trong thời gian dài.

5. Ngành sản xuất thực phẩm và đồ uống

• Đồ uống có gas: Kiểm soát lượng khí hòa tan trong nước giải khát, đảm bảo độ bền và hương vị của sản phẩm.
• Thực phẩm dạng lỏng: Ngăn ngừa quá trình oxy hóa và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.

6. Ngành sản xuất điện tử

• Chất lỏng dẫn điện và chất lỏng cách điện: Khử khí trong các chất lỏng này để đảm bảo hiệu suất và độ bền của các linh kiện điện tử.
• Sản xuất vi mạch và linh kiện điện tử: Đảm bảo các dung dịch hóa học và chất lỏng sử dụng trong quá trình sản xuất không có bọt khí, tránh các lỗi sản phẩm.

7. Ngành sản xuất sơn và chất phủ

• Sơn ô tô và công nghiệp: Khử khí trong sơn giúp tăng độ mịn màng và độ bám dính của sơn, cải thiện chất lượng bề mặt và tuổi thọ của lớp sơn.
• Sơn phủ bảo vệ: Đảm bảo các lớp phủ bảo vệ không có bọt khí, giúp tăng khả năng bảo vệ và độ bền của sản phẩm.

8. Ngành sản xuất dầu khí và hóa chất

• Chất lỏng khoan dầu: Khử khí trong chất lỏng khoan để ngăn ngừa hiện tượng bọt khí gây ra sự cố trong quá trình khoan.
• Hóa chất công nghiệp: Loại bỏ khí hòa tan trong các dung dịch hóa chất để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của các phản ứng hóa học.

9. Ngành sản xuất gốm sứ và vật liệu xây dựng

• Vật liệu gốm sứ: Khử khí trong gốm sứ để tránh lỗ rỗng và khuyết điểm, đảm bảo độ bền và tính thẩm mỹ của sản phẩm.
• Vật liệu composite xây dựng: Loại bỏ bọt khí trong vật liệu composite để tăng độ bền và khả năng chịu lực của các cấu trúc xây dựng.

10. Ngành công nghệ sinh học

• Sản xuất sinh phẩm và dung dịch nuôi cấy tế bào: Khử khí để đảm bảo môi trường nuôi cấy ổn định và không có bọt khí, giúp tăng hiệu suất sinh trưởng và phát triển của tế bào.

M&D Ultrasonic là đơn vị đầu tiên và duy nhất ở Việt Nam có thể tự thiết kế,phát triển và sản xuất mạch phát,nguồn phát và tủ phát điều khiển sóng siêu âm công suất cao từ 100W cho tới công suất 100KW với chất lượng,hiệu suất chuyển đổi năng lượng sóng siêu âm vượt trội (Trên 95%) so vs các loại thiết bị khác trên thị trường.

Mạch điều khiển sóng siêu âm do M&D sản xuất được sủ dụng bộ vi xử lý, linh kiện công suất IGBT    của Infineon – Đức, công nghệ mạng nơ ron kết hợp PID kép tự động dò tìm tần số cộng hưởng và biên độ dao động để tìm điểm hoạt động năng lượng dao động đạt giá trị lớn nhất.

Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn giải pháp tối ưu cho yêu cầu khử khí của bạn.

Hotline(Zalo): 0972.096.485