Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

Prezentacja na temat: "Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych"— Zapis prezentacji:

1 Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych
Zakład Piezoelektroniki i Ultradźwięków Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii Etap I Autor: Piotr Gawryś Warszawa, grudzień 2010r.

2 Energooszczędne technologie ultradźwiękowe
skrócenie czasu realizacji procesu selektywne oddziaływanie energii w postaci fali ultradźwiękowej zwiększenie wydajności procesu eliminacja poszczególnych etapów wytwarzania zmniejszenie zużycia materiałów Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

3 Cele projektu opracowanie modelu generatora ultradźwiękowego o częstotliwości 37 kHz i mocy 500 W opracowanie modelu reaktora ultradźwiękowego opracowanie modelu układu drgającego do reaktora przeprowadzenie badań intensywności kawitacji w roztworach alkaicznych przy jednakowych ich stężeniach Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

4 Opracowanie modelu generatora ultradźwiękowego
opracowanie obciążenia generatora – układu drgającego symulującego myjkę ultradźwiękową próba adaptacji istniejącej myjki dawniej produkowanej w ITR opracowanie nowego przetwornika ultradźwiękowego do myjki opracowanie modelu myjki ultradźwiękowej opracowanie modelu generatora ultradźwiękowego do myjki o częstotliwości 37 kHz i mocy 500 W adaptacja generatora Sonic Blaster 20 kHz / 3 kW do pracy z układem drgającym myjki ultradźwiękowej Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

5 Opracowanie przetwornika do myjki
Rys. 1. Charakterystyka częstotliwościowa pojedynczego przetwornika Rys. 2. Charakterystyka częstotliwościowa zespołu przetworników Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

6 Opracowanie modelu myjki ultradźwiękowej
klejenie przetworników do dna zbiornika wykonanie połączeń elektrycznych przetworników mocowanie zbiornika w korpusie łączenie myjki z generatorem ultradźwiękowym Rys. 3. Widok od spodu modelu myjki ultradźwiękowej Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

7 Adaptacja generatora Sonic Blaster do pracy z układem drgającym myjki ultradźwiękowej
zmiana dzielnika stopnia podziału w Alterze zmiana wartości indukcyjności cewek kompensujących w płycie falownika zmiana pojemności i indukcyjności w pierwotnym obwodzie rezonansowym Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

8 Opracowanie modelu reaktora ultradźwiękowego
opracowanie układu drgającego 20 kHz / 4 kW do pracy ciągłej opracowanie przetwornika ultradźwiękowego opracowanie koncentratora oraz sposobu jego mocowania opracowanie sonotrody opracowanie konstrukcji zbiornika reaktora ultradźwiękowego dobór materiału zapewnienie szczelności reaktora mocowanie czujników przepływu, temperatury i ciśnienia Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

9 Opracowanie układu drgającego 20 kHz / 4 kW do pracy ciągłej
Rys. 4. Budowa układu drgającego w reaktorze ultradźwiękowym Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

10 Opracowanie konstrukcji zbiornika reaktora ultradźwiękowego
Rys. 5, 6. Budowa reaktora ultradźwiękowego Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

11 Badanie reaktora ultradźwiękowego
Rys. 7. Pomiar charakterystyki częstotliwościowej opracowanego układu drgającego dla konfiguracji przetwornik-koncentrator-sonotroda w reaktorze Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

12 UD w reaktorze wypełnionym wodą
Badanie reaktora ultradźwiękowego Tabela : Zestawienie wyników pomiaru wybranych parametrów dla poszczególnych elementów układu drgającego Konfiguracja Parametry Przetwornik +sonotroda +koncentrator +sonotroda (UD) UD w reaktorze pustym UD w reaktorze wypełnionym wodą Fs [kHz] 19,906 19,899 19,955 19,954 19,923 19,966 Fp [kHz] 20,907 20,118 20,075 19,970 20,040 R1 [Ω] 11,3 16,7 16,2 27,8 41,4 288 DF [Hz] 1001 219 120 121 47 74 Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

13 Analiza degradacji strukturalnej elementów reaktora ultradźwiękowego
warunki eksploatacyjne - materiał: stal 0H18N9, stop Ti6Al4V - środowisko: soki owocowe, kawitacja - temperatura +80 °C - ciśnienie: 4 bary możliwe procesy degradacji materiału - erozja kawitacyjna - umocnienie wywołane odkształceniem plastycznym - korozja wodorowa - korozja naprężeniowa i zmęczeniowa Rys. 8. Degradacja sonotrody ze stopu aluminium po kilkudziesięciogodzinnej eksploatacji w środowisku wodnym Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

14 Podsumowanie w wyniku realizacji projektu zostały osiągnięte zamierzone cele opracowane urządzenia stanowią bazę do opracowań komercyjnych, a doświadczenie zdobyte przy ich realizacji powinno przyczynić się do skrócenia czasu opracowania urządzenia komercyjnego oraz do poprawy jego jakości w wyniku eksploatacji instalacji doświadczalnej reaktora ultradźwiękowego uzyskano około 20% wzrost wydajności procesu wytwarzania soku owocowego oraz wzrost zawartości substancji biologicznie czynnych poprawiających jakość wytworzonego soku w celu dalszego rozwijania konstrukcji reaktora ultradźwiękowego należy prowadzić badania eksploatacyjne pod kątem degradacji strukturalnej jego elementów Opracowanie nowej generacji ultradźwiękowych układów drgających do energooszczędnych technologii

15 Dziękuję za uwagę