XỬ LÝ HÓA bền CHUYÊN đề 1

Thông tin tài liệu

Hiện nay trong các ngành sản xuất công nghiệp, lĩnh vực y tế, dân dụng… việc làm sạch các thiết bị rất quan trọng. Việc làm sạch nhiều sản phẩm công nghiệp, đặc biệt là các chi tiết phức tạp như bulông, ốcvít không hề dễ dàng. Các phương pháp cổ điển như sử dụng tay kết hợp các loại dung dịch không đảm bảo độ sạch của các chi tiết, môi trường làm việc quá độc hại, đặc biệt, đối với chi tiết có kết cấu phức tạp, có độ bám dính tạp chất cao thì phương pháp này khó đảm bảo. Để làm sạch sản phẩm công nghiệp, người lao động phải dùng tay nhúng trực tiếp sản phẩm vào dung môi là axít hay kiềm để rửa. Công việc này lặp đi lặp lại gây nên sự nhàm chán, dễ khiến người lao động mất tập trung, hay làm theo thói quen và dẫn đến tai nạn như phỏng, da tay bị ăn mòn. Phương pháp này cũng tốn nhiều nhân công. Làm sạch bằng phương pháp điện phân ứng dụng trong lĩnh vực xi mạ, sử dụng với cường độ dòng điện gấp 510 lần sóng siêu âm thì vừa tiêu hao năng lượng vừa làm cho bề mặt chi tiết không còn nguyên vẹn (do sự ăn mòn trong quá trình điện phân)…. Kỹ thuật tẩy rửa dùng sóng siêu âm ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu về công nghệ làm sạch được áp dụng rộng rãi trong các thiết bị tẩy rửa với hiệu quả cao, tốc độ nhanh mà các phương pháp khác không đáp ứng được.

MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN Chuyên đề 1: Tìm hiểu bản chất của quá trình làm sạch bề mặt thép dung dịch NaOH kết hợp với sóng siêu âm BÀI LÀM Sơ lược về quá trình làm sạch bề mặt dung dich kết hợp với sóng siêu âm - Hiện các ngành sản xuất công nghiệp, lĩnh vực y tế, dân dụng… việc làm sạch các thiết bị rất quan trọng Việc làm sạch nhiều sản phẩm công nghiệp, đặc biệt là các chi tiết phức tạp bu-lơng, ốc-vít khơng hề dễ dàng Các phương pháp cổ điển sử dụng tay kết hợp các loại dung dịch không đảm bảo độ sạch của các chi tiết, môi trường làm việc quá độc hại, đặc biệt, đối với chi tiết có kết cấu phức tạp, có độ bám dính tạp chất cao thì phương pháp này khó đảm bảo Để làm sạch sản phẩm công nghiệp, người lao động phải dùng tay nhúng trực tiếp sản phẩm vào dung môi là a-xít hay kiềm để rửa Cơng việc này lặp lặp lại gây nên nhàm chán, dễ khiến người lao động mất tập trung, hay làm theo thói quen và dẫn đến tai nạn phỏng, da tay bị ăn mòn Phương pháp này tốn nhiều nhân công Làm sạch phương pháp điện phân ứng dụng lĩnh vực xi mạ, sử dụng với cường độ dòng điện gấp 5-10 lần sóng siêu âm thì vừa tiêu hao lượng vừa làm cho bề mặt chi tiết khơng ngun vẹn (do ăn mòn quá trình điện phân)… Kỹ thuật tẩy rửa dùng sóng siêu âm đời nhằm đáp ứng các yêu cầu về công nghệ làm sạch được áp dụng rộng rãi các thiết bị tẩy rửa với hiệu quả cao, tốc độ nhanh mà các phương pháp khác không đáp ứng được - Thống kê cho thấy các phương pháp tẩy rửa thông thường độ bẩn bề mặt chi tiết 70% Rửa phương pháp rung, độ bẩn bề mặt chi tiết 50% Khi rửa chi tiết tay, độ bẩn bề mặt chi tiết 20% Trong phương pháp tẩy rửa sóng siêu âm độ bẩn lại dưới 5% Với xu hướng sử dụng công nghệ giảm tiêu hao lượng, không gây ô nhiễm môi trường, không gây tác động độc hại đến sức khoẻ người, các thiết bị tẩy rửa sử dụng sóng siêu âm là lựa chọn hàng đầu lĩnh vực làm sạch các ngành công nghiệp - Sóng siêu âm có chiều dài sóng khoảng 10cm – 10 -3cm, với chiều dài sóng này thì không tạo đủ lượng để tương tác trực tiếp lên liên kết hóa học (không thể làm đứt liên kết hóa học) Tuy nhiên, chiếu xạ siêu âm môi trường lỏng lại sản sinh lượng lớn, nó gây nên tượng vật lý đó là cavitation, quá trình này phụ thuộc vào môi trường phản ứng (môi trường đồng thể lỏng rất khác so với cavitation bề mặt tiếp xúc rắnlỏng) Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN - Siêu âm được chiếu xạ qua môi trường dung dịch lỏng tạo chu trình dãn nở, nó gây áp suất chân không (negative pressure) môi trường lỏng Hiện tượng cavitation xảy áp suất chân không (negative pressure) vượt quá so với độ bền kéo (local tensile strength) của chất lỏng, độ bền này thay đổi tùy theo loại và độ tinh khiết của chất lỏng (độ bền kéo là ứng suất tối đa mà chất lỏng có thể chịu được kéo) Thông thường tạo-vỡ bọt là quá trình tạo mầm, bắt nguồn từ chỗ yếu chất lỏng lỗ hổng chứa khí phân tán lơ lửng hệ hoặc là vi bọt tồn tại thời gian ngắn trước tạo-vỡ bọt xảy Hầu hết các chất lỏng đều có đủ chỗ yếu này để hình thành nên cavitation Những vi bọt này qua chiếu xạ của siêu âm thì hấp thu dần lượng từ sóng và phát triển Sự phát triển của bọt phụ thuộc vào cường độ của sóng Ở cường độ sóng cao, bọt này phát triển nhanh thông qua tương tác quán tính Nếu chu kỳ giãn nở của sóng đủ nhanh, bọt khí được giãn chu kỳ đầu và chu kỳ lại là nén bọt, bọt chưa kịp nén thì lại được giãn tiếp, thế bọt lớn dần lên và vỡ Ở cường độ âm thấp bọt khí hình thành theo quá trình chậm Hình 1: Sự hình thành và phát triển của lỗ hổng lòng chất lỏng dưới tác dụng của sóng siêu âm - Sau nhiều chu kì phát triển lỗ hổng không thể hấp thụ lượng sóng siêu âm được nên bị suy sụp rất nhanh tạo thành các điểm nóng Nguyên lý chung - Phương pháp tẩy rửa dùng sóng siêu âm dựa tượng xâm thực sóng siêu âm: chất lỏng thông thường tồn tại lượng lớn các bọt khí, chiếu chùm tia siêu âm có tần số và biên độ thích hợp, dưới tác dụng của dao động học siêu âm và có chênh lệch về khối lượng riêng, các hạt khí chuyển động hỗn loạn Trong quá trình chuyển động hỗn Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN loạn, các bọt khí kếp hợp tạo nên bọt khí có kích thước lớn Khi đạt đến giới hạn nào đó, chênh lệch áp suất đủ lớn, bọt khí bị vỡ tung thành nhiều hạt nhỏ tạo nên sức va đập mạnh và áp suất lớn, kèm theo nhiệt độ chất lỏng tăng dần Nếu chi tiết cần tẩy rửa được đặt dung dịch tẩy rửa thích hợp, với kích thích sóng siêu âm dưới tác dụng của tượng xâm thực sóng nêu trên, thì các chất bẩn bám bề mặt chi tiết được tách và kết tủa lại - Tất cả các hệ thống làm sạch siêu âm bao gồm bốn thành phần bản là đầu khuếch đại sóng siêu âm, máy phát điện, bể chứa và các chất lỏng làm sạch Hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào việc thiết kế và xây dựng các đầu khuếch đại sóng siêu âm và máy phát điện Hiệu quả tổng thể của việc làm sạch phụ thuộc vào chất lỏng làm sạch Kích thước của bể chứa phụ thuộc vào kích thước của các phận tính làm sạch Số lượng các đầu khuếch đại sóng siêu âm và máy phát điện được xác định kích thước bể Việc lựa chọn các giải pháp làm sạch phụ thuộc vào các phận được làm sạch và chất bẩn cần loại bỏ Bản chất của quá trình làm sạch bề mặt thép dung dịch NaOH kết hợp với sóng siêu âm Ta có thể xét bản chất bản của quá trình làm sạch bề mặt thép dung dịch NaOH kết hợp với sóng siêu âm sau: - Bản chất đầu tiên: + Khi hoạt động của bể rửa siêu âm tạo sóng siêu âm Với tần số 28KHz, thiết bị truyền sóng siêu âm truyền dao động tần số cao đến các đối tượng cần được làm sạch Sóng siêu âm này làm cho dung dịch rửa NaOH lúc thì bị nén lại, lúc thì dãn nhanh chóng Điều này tạo nên sức ép tác động lên bề mặt thép cần được làm sạch Hơn thế nữa, dung dịch được nén lại mà lại tiếp tục chịu lực kéo dãn cách bất ngờ dẫn đến việc dung dịch NaOH tạo khoảng trống, khoảng trống này tạo thành bọt khí li ti bể rửa siêu âm Sóng siêu âm được truyền môi trường dung dịch NaOH, áp suất cao tạo hàng nghìn các bong bóng chân khơng Những bọt khí này được tạo thành liên tục và nhanh chóng tan đi, với kích thước siêu nhỏ của mình bọt khí có thể len vào ngóc ngách của chi tiết cần tẩy rửa + Các bong bóng này đóng vai trò trùn sóng siêu âm mơi trường áp śt âm và nhanh chóng đóng lại môi trường áp suất dương Sự hình thành các bong bóng nhỏ này sinh tượng sủi bọt, diễn rất nhanh chóng Trong quá trình sủi bọt bong bóng, có tới hàng Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN hàng nghìn các bong bóng nhỏ ngăn các áp suất khí quyển Áp suất tại đó được nén liên tục tạo các tiếng nổ nhỏ bề mặt đối tượng, đó các vết bẩn nhanh chóng bị tách khỏi từ các kẽ nứt đó Ăn mòn các lỗ hổng là ngun tắc hoạt động bản của thiết bị siêu âm làm sạch này - Bản chất thứ 2: + Khi tạo - vỡ bọt xảy nhờ sóng siêu âm gần bề mặt phân cách lỏng - rắn thì nó khác so với hệ đồng thể Trong hệ đồng thể thì quá trình vỡ bọt thì bọt dạng hình cầu đối xứng Tuy nhiên, ranh giới phân cách rắn lỏng thì vỡ bọt dạng rất bất đối xứng và tạo phun chất lỏng (NaOH) với tốc độ rất cao + Thế của giãn nở bọt được chuyển thành động của vòi phun chất lỏng NaOH, nó hình thành và di chuyển vào phía trong, đâm xuyên qua bóng khí Những vòi này mang theo NaOH bắn vào bề mặt thép với lực rất lớn, quá trình này tạo lỗ thủng tại vị trí bị tác kích, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của thép với dung dịch NaOH Làm cho quá trình làm sạch bề mặt thép nhờ NaOH được xúc tiến nhanh hơn, tốc độ làm sạch được tăng lên rất nhiều lần so với không dùng siêu âm Ưu nhược điểm của phương pháp - Ưu điểm: + Làm sạch phận, chi tiết mà không gây ảnh hưởng đến chi tiết + Có thể làm sạch phạm vi nhỏ, lỗ, rãnh… + Thân thiện với môi trường - Nhược điểm: + Các chi tiết lớn không được làm sạch nhanh chi tiết nhỏ có hấp thụ lượng + Làm sạch chậm đối với các lớp mỡ dày, hỗn hợp mỡ với bụi bẩn + Chất hóa học làm sạch kết hợp với sóng siêu âm có thể gây nên lỗ bề mặt chi tiết Trang ...MAI CHÍ TÂM – 12 104 213 GVHD: TRẦN THẾ SAN - Siêu âm được chiếu xạ qua môi trường dung dịch lỏng tạo chu trình... pressure) vượt quá so với độ bền kéo (local tensile strength) của chất lỏng, độ bền này thay đổi tùy theo loại và độ tinh khiết của chất lỏng (độ bền kéo là ứng suất tối đa mà... các hạt khí chuyển động hỗn loạn Trong quá trình chuyển động hỗn Trang MAI CHÍ TÂM – 12 104 213 GVHD: TRẦN THẾ SAN loạn, các bọt khí kếp hợp tạo nên bọt khí có kích thước lớn Khi

Ngày đăng: 11/08/2018, 12:31

Xem thêm: