DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.2.123920

Application of ultrasonic vibrations in filtering of liquid

А. Zilinskyi, К. Lugovska, О. Коvalenko

Abstract


The paper considers issues of treatment of technological fluids - purification from mechanical impurities, decontamination, activation and self-regeneration of a filter element. The method of processing, which involves the use of an ultrasonic field whose intensity exceeds the threshold of cavitation, is considered. The existing technical solutions of technological fluids ultrasonic filters have been analyzed, which allowed to propose an original scheme that has significant advantages compared with the known ones. The physical model of the process of cleaning the liquid in the cavitation environment created by the ultrasonic field is presented, and the results of the simulation of the ultrasonic field in the resonant cylindrical filter housing. The way of providing high durability of work of similar technological equipment is shown.


Keywords


filtration; disinfection; ultrasonic cavitation processing; ultrasonic field

References


Luhovskyi, O.F. and Chukhraev, N.V. (2007), Ul'trazvukovaya kavitatsiya v sovremennykh tekhnologiyakh: monografiya [Ultrasonic cavitation in modern technologies: monograph], Kiev, Ukraine.

Goljamin, I.P. (1979), Ul'trazvuk. Malen'kaja jenciklopedija [Ultrasound. Small encyclopedia], Sovetskaja jenciklopedija, Moskow, Russia.

Zilinskyi, A.I., Luhovskyi, O.F. and Gryshko, I.A. (2015), “Math model of filtration in an ultrasonic field of increased intensity”, Journal of Mechanical Engineering NTUU “Kyiv Polytechnic Institute", Vol. 74, no. 2, pp.11-17, DOI: https://doi.org/10.20535/2305-9001.2015.74.50413

Luhovskyi, O.F., Movchaniuk, A.V., Gryshko, I.A., Zilinskyi, A.I. and Luhovskyi, O.O. (2015), Ultrasonic cavitation equipment, Ukraine, Pat. № 108589.

Marchuk, L.V., Prokopenko, O.F., Luhovskyi, O.F., and Gryshko, I.A. (2011), “The influence of ultrasonic cavitation on the viability of microorganisms”, Donetsk National Technical University Mining and electromechanical series”, Vol. 195, pp.195-206.

Marchuk, L.V., Prokopenko, O.F., Luhovskyi, O.F., and Gryshko, I.A. (2011), “Increasing the efficiency of the ultrasonic cavitation process in the inactivation of microorganisms”, Vibration in engineering and technology, Vol. 63, pp. 108-113.

Yusof, N.S., Babgi, B., Alghamdi, Y., Aksu, M., Madhavan, J. and Ashokkumar, M. (2016), “Physical and chemical effects of acoustic cavitation in selected ultrasonic cleaning applications”, Ultrason. Sonochem., vol. 29, pp. 568–576, DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.06.013

Lugovska, K.O. (2010), “Environmental safety technology of ultrasonic cavitational cleaning”, Osteuropa Workshop auf dem 22. Kasseler Abfall- und Bioenergieforum. Uni Kassel Transfer, Ost-West-Wissenschaftszentrum, Kassel, p.27.

Yakhno, O.M., Lugovska, K.O., and Movchaniuk, A.V., (2010), “Research of the possibilities of the technology of ultrasonic cavitation cleaning of elastic surfaces”, Vestnik Nacional'nogo tehnicheskogo universiteta “Kievskij politehnicheskij institute”, Serija mashinostroenie, Vol. 58, pp.234-240.

Xu, H., Tu, J., Niu, F. and Yang, P. (2016), “Cavitation dose in an ultrasonic cleaner and its dependence on experimental parameters,” Appl. Acoust., vol. 101, pp. 179–184, DOI.org/10.1016/j.apacoust.2015.08.020

Luhovskyi, O.F., Gryshko, I.A. and Kryvosheev, V.S. (2011), “Ultrasonic flow cavitation plant to increase the efficiency of technological processes”, Vestnik Nacional'nogo tehnicheskogo universiteta “Kievskij politehnicheskij institute”, Serija mashinostroenie,, Vol. 63, pp. 230-232.

Tao, Y., Cai, J., Huai, X., Liu, B. and Guo, Z. (2016), “Application of Hydrodynamic Cavitation to Wastewater Treatment,” Chemical Engineering and Technology, vol. 39, no. 8. pp. 1363–1376, DOI.org/10.1002/ceat.201500362

Dular, M. and dr. (2016), “Use of hydrodynamic cavitation in (waste)water treatment,” Ultrason. Sonochem., vol. 29, pp. 577–588, DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.10.010


GOST Style Citations


  1. Луговской А.Ф. Ультразвуковая кавитация в современных технологиях / А.Ф. Луговской, Н.В. Чухраев. – К.: Видавничо–поліграфічний центр «Київський університет», 2007. – 244 с.
  2. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Глав. ред. И. П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. – 400 с.
  3. Луговський О.Ф. Математична модель процесу фільтрації в ультразвуковому полі підвищеної інтенсивності / О.Ф. Луговський, А.І. Зілінський, І.А. Гришко. - Вісник НТУУ «КПІ». Серія машинобудування. Київ. – 2015. Вип. 74, №2. ‑ С.11‑17. DOI: https://doi.org/10.20535/2305-9001.2015.74.50413
  4. Патент України на винахід № 108589, Опубл. 12.05.2015, Бюл. №9; Луговський О.Ф., Мовчанюк А.В., Гришко І.А., Зілінський А.І., Луговський О.О. Ультразвукове кавітаційне обладнання.
  5. Марчук Л.В. Влияние ультразвуковой кавитации на жизнеспособность микроорганизмов / А.Ф. Прокопенко, А.Ф. Луговской, И.А. Гришко - Наукові праці ДонНТУ. Серія гірничо-електромеханічна» Випуск 22(195), Донецьк, ‑ 2011. С.195-206.
  6. Марчук Л.В. Повышение эффективности процесса ультразвуковой кавитации при инактивации микроорганизмов // А.Ф. Прокопенко, А.Ф. Луговской, И.А. Гришко - Вібрації в техніці та технологіях. Вінниця. ‑ 2011. – Том 63, № 3. ‑ С. 108-113.
  7. Physical and chemical effects of acoustic cavitation in selected ultrasonic cleaning applications / [N. S. Yusof, B. Babgi, Y. Alghamdi та ін.]. // Ultrason. Sonochem. – 2016. – №29. – Р. 568–576, DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.06.013
  8. Lugovska K. Environmental safety technology of ultrasonic cavitational cleaning / Osteuropa Workshop auf dem 22. Kasseler Abfall- und Bioenergieforum. Uni Kassel Transfer. Ost-West-Wissenschaftszentrum, Kassel, 2010. – p.27.
  9. Яхно О.М. Исследование возможностей технологии ультразвуковой кавитационной очистки эластичных поверхностей / О.М. Яхно, Е.А. Луговская, А.В. Мовчанюк //- Вестник НТУУ „КПИ”. Серія машиностроения. ‑ 2010. - № 58. - С. 234-240.
  10. Cavitation dose in an ultrasonic cleaner and its dependence on experimental parameters / H.Xu, J. Tu, F. Niu, P. Yang. // Appl. Acoust. – 2016. – №101. – С. 179–184, DOI.org/10.1016/j.apacoust.2015.08.020
  11. Луговской А.Ф. Ультразвуковая проточная кавитационная установка для повышения эффективности технологических процессов /А.Ф. Луговской, И.А. Гришко, В.С. Кривошеев // - Вестник НТУУ „КПИ”. Серія машиностроения, № 63. ‑ 2011, С. 230-232.
  12. Application of Hydrodynamic Cavitation to Wastewater Treatment / [Y. Tao, J. Cai, X. Huai та ін.]. // Chemical Engineering and Technology. – 2016. – №39. – С. 1363–1376, DOI.org/10.1002/ceat.201500362
  13. Dular M. Use of hydrodynamic cavitation in (waste)water treatment / Dular. // Ultrason. Sonochem. – 2016. – №29. – С. 577–588, DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.10.010