Ultrasonik Buynuzlardan istifadə edərək Güclü Ultrasəsin Tətbiqi

Ultrasonik buynuzlar və ya zondlar homojenləşdirmə, dispersiya, yaş frezeleme, emulsiya, ekstraksiya, parçalanma, həll və deaerasiya daxil olmaqla manifold maye emal tətbiqləri üçün geniş istifadə olunur. Ultrasəs buynuzları, ultrasəs zondları və onların tətbiqləri haqqında əsasları öyrənin.

Ultrasəs Buynuz və Ultrasəs Zond

Tez-tez ultrasəs buynuz və zond termini bir-birini əvəz edir və ultrasəs dalğalarını mayeyə ötürən ultrasəs çubuğuna istinad edir. Ultrasonik zond üçün istifadə edilən digər terminlər akustik buynuz, sonotrode, akustik dalğa bələdçisi və ya ultrasəs barmaqdır. Bununla belə, texniki cəhətdən ultrasəs buynuz və ultrasəs zond arasında fərq var.
Həm buynuz, həm də zond, zond tipli ultrasəs cihazının hissələrinə aiddir. Ultrasəs buynuz, pyezoelektrik olaraq yaradılan vibrasiya vasitəsilə həyəcanlanan ultrasəs çeviricisinin metal hissəsidir. Ultrasəs buynuz müəyyən tezlikdə titrəyir, məsələn, 20kHz, bu da saniyədə 20.000 vibrasiya deməkdir. Titan əla akustik ötürmə xüsusiyyətlərinə, möhkəm yorğunluğa və səth sərtliyinə görə ultrasəs buynuzlarının istehsalı üçün üstünlük verilən materialdır.

Ultrasonik zond həmçinin sonotrode və ya ultrasəs barmaq adlanır. Bu, ən çox titandan hazırlanmış və ultrasəs buynuzuna yivlənmiş bir metal çubuqdur. Ultrasəs zondu ultrasəs dalğalarını ultrasəs mühitinə ötürən ultrasəs prosessorunun vacib hissəsidir. Ultrasonik zondlar / sonotrodlar müxtəlif formalardadır (məsələn, konusvari, uclu, daralmış və ya Cascatrode kimi). Titan ultrasəs zondları üçün ən çox istifadə olunan material olsa da, paslanmayan poladdan, keramikadan, şüşədən və digər materiallardan hazırlanmış sonotrodlar da mövcuddur.

Ultrasəs buynuz və zond sonication zamanı daimi sıxılma və ya gərginlik altında olduğundan, buynuz və zond üçün material seçimi çox vacibdir. Yüksək keyfiyyətli titan ərintisi (5-ci dərəcəli) stresə tab gətirmək, yüksək amplitudaları uzun müddət saxlamaq, akustik və mexaniki xassələri ötürmək üçün ən etibarlı, davamlı və effektiv metal hesab olunur.

Yüksək performanslı ultrasəs cihazları əsasən 20-30 kHz tezlik diapazonunda işləyir. 20 kHz-də ultrasəs zondu adətən saniyədə 20.000 dəfə genişlənən və daralan bir yarım dalğa uzunluğunda rezonanslı çubuqdur. kimi tətbiqləri yerinə yetirmək üçün genişlənmə və büzülmə hərəkətləri yüksək güclü ultrasəs kimi proses mühitinə, yəni maye və ya çamura ötürülür.

• ultrasəs yüksək kəsmə qarışdırma
• ultrasəs yaş frezeleme
• nanohissəciklərin ultrasəs dispersiyası
• ultrasəs nano-emulsiya
• ultrasəs çıxarılması
• ultrasəs parçalanması
• ultrasəs hüceyrələrinin pozulması və lizisi
• ultrasəs deqazasiya və deaerasiya
• sono-kimya (sono-sintez, sono-kataliz)

Power Ultrasəs necə işləyir? – Akustik kavitasiyanın iş prinsipi

Homojenləşdirmə, hissəcik ölçüsünün azaldılması, parçalanma və ya nano-dispersiyalar kimi yüksək performanslı ultrasəs tətbiqi üçün yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs ultrasəs çeviricisi tərəfindən yaradılır və ultrasəs buynuz və zond (sonotrode) vasitəsilə mayeyə ötürülür. Yüksək güclü ultrasəs 16-30 kHz diapazonunda ultrasəs hesab olunur. Ultrasəs zondu, məsələn, 20 kHz-də genişlənir və büzülür və bununla da mühitə saniyədə müvafiq olaraq 20.000 vibrasiya ötürür. Ultrasəs dalğaları mayenin içindən keçdikdə, alternativ yüksək təzyiq (sıxılma) / aşağı təzyiq (nadirlənmə / genişlənmə) dövrləri bir neçə təzyiq dövrü ərzində böyüyən kiçik boşluqlar (vakuum qabarcıqları) yaradır. Mayenin və qabarcıqların sıxılma fazası zamanı təzyiq müsbət olur, seyrəkləşmə fazası isə vakuum (mənfi təzyiq) əmələ gətirir. Sıxılma-genişləmə dövrləri zamanı mayenin içindəki boşluqlar ölçüyə çatana qədər böyüyür və bu həddə çata bilmir. daha çox enerji udmaq. Bu zaman onlar şiddətlə partlayırlar. Bu boşluqların partlaması akustik / ultrasəs kavitasiya fenomeni kimi tanınan müxtəlif yüksək enerjili təsirlərlə nəticələnir. Akustik kavitasiya mayelərə, bərk/maye sistemlərə, eləcə də qaz/maye sistemlərə təsir edən müxtəlif yüksək enerjili effektlərlə xarakterizə olunur. Enerji sıx zona və ya kavitasiya zonası ultrasəs zondu yaxınlığında ən çox enerji sıxlığı olan və sonotroddan artan məsafə ilə azalan isti nöqtə zonası kimi tanınır. Ultrasəs kavitasiyasının əsas xüsusiyyətlərinə yerli olaraq meydana gələn çox yüksək temperatur və təzyiqlər və müvafiq diferensiallar, turbulentliklər və maye axını daxildir. Ultrasəs qaynar nöqtələrində ultrasəs boşluqlarının partlaması zamanı 5000 Kelvinə qədər temperatur, 200 atmosferə qədər təzyiq və 1000 km/saata qədər olan maye reaktivləri ölçülə bilər. Bu görkəmli enerji tələb edən şərtlər prosesləri və kimyəvi reaksiyaları müxtəlif yollarla gücləndirən sonomexaniki və sonokimyəvi təsirlərə kömək edir.
Ultrasonikasiyanın mayelərə və şlamlara əsas təsiri aşağıdakılardır:

• Yüksək kəsmə: Ultrasonik yüksək kəsici qüvvələr mayeləri və maye-bərk sistemləri pozaraq, intensiv qarışdırma, homogenləşmə və kütlə ötürülməsinə səbəb olur.
• Təsir: Ultrasonik kavitasiya ilə yaranan maye reaktivləri və axın mayelərdə bərk maddələri sürətləndirir, bu da sonradan hissələrarası toqquşmaya səbəb olur. Zərrəciklər çox yüksək sürətlə toqquşduqda, eroziyaya məruz qalır, parçalanır və öğütülür və çox vaxt nanoölçüyə qədər incə şəkildə dağılır. Bitki materialları kimi bioloji maddələr üçün yüksək sürətli maye axını və alternativ təzyiq dövrləri hüceyrə divarlarını pozur və hüceyrədaxili materialı buraxır. Bu, bioaktiv birləşmələrin yüksək effektiv çıxarılması və bioloji maddələrin homojen şəkildə qarışdırılması ilə nəticələnir.
• Təşviq: Ultrasonication maye və ya şlamda sıx turbulentliklərə, kəsmə qüvvələrinə və mikro hərəkətə səbəb olur. Beləliklə, sonikasiya həmişə kütlə ötürülməsini gücləndirir və bununla da reaksiyaları və prosesləri sürətləndirir.

Ultrasonik homojenizatorlar və yüksək kəsici qarışdırıcılar maye və ya şlamlarla işləyən demək olar ki, hər hansı emal sənayesində istifadə olunur. Güclü ultrasəs kavitasiya qüvvələri güclü həyəcan, kəsmə, hissəciklərin qırılması və kütlə ötürülməsi yaradır. Beləliklə, mayelər homojenləşdirilir, dağılır, emulsiyalaşdırılır, ekstraksiya edilir, həll edilir və/və ya kimyəvi reaksiyalar başlanır. Ümumilikdə, ultrasəsləmə, məhsuldarlığı artıran, dönüşüm nisbətlərini yaxşılaşdıran və prosesləri daha səmərəli edən bir prosesi gücləndirən bir üsuldur.
Sənayedə ümumi ultrasəs tətbiqləri bir çox qida sahəsinə yayılmışdır & əczaçılıq, incə kimya, enerji & neft kimyası, təkrar emal, bioemalı zavodları və s. daxildir və bunlara aşağıdakılar daxildir:

• ultrasəs biodizel sintezi
• meyvə şirələrinin ultrasəs homogenləşdirilməsi
• vaksinlərin ultrasəs istehsalı
• ultrasəs Li-ion batareyanın təkrar emalı
• nano-materialların ultrasəs sintezi
• əczaçılıq məhsullarının ultrasəs formalaşdırılması
• CBD-nin ultrasəs nano-emulsiyalaşdırılması
• Bitki mənşəli maddələrin ultrasəs çıxarılması
• laboratoriyalarda ultrasəs nümunəsinin hazırlanması
• mayelərin ultrasəs deqazasiyası
• xam neftin ultrasəs kükürddən təmizlənməsi
• və daha çox…

Yüksək Performanslı Tətbiqlər üçün Ultrasəs Buynuzları və Zondları

Hielscher Ultrasonics, dünya miqyasında bir çox sənayedə ağır yük tətbiqləri üçün istifadə olunan yüksək güclü ultrasəs cihazların uzun müddətdir təcrübəsi olan istehsalçı və distribyutordur.
Hər cihaz üçün 50 vattdan 16 kVt-a qədər bütün ölçülərdə ultrasəs prosessorları, müxtəlif ölçülü və formalı zondlar, müxtəlif həcm və həndəsələrə malik ultrasəs reaktorları ilə Hielscher Ultrasonics tətbiqiniz üçün ideal ultrasəs qurğusunu konfiqurasiya etmək üçün lazımi avadanlıqlara malikdir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: