Ултразвукова кавитация в течности

Ултразвукови вълни с висока интензивност ултразвук генерират акустична кавитация в течности. Кавитацията причинява екстремни ефекти локално, като течни струи до 1000 км / ч, налягане до 2000 атм и температури до 5000 Келвина. Тези ултразвуково генерирани сили се използват за многобройни приложения за обработка на течности като хомогенизиране, диспергиране, емулгиране, екстракция, разрушаване на клетките, както и засилване на химичните реакции.

Принципът на работа на ултразвукова кавитация

Когато соникация течности при висок интензитет, на звукови вълни, които се разпространяват в течна среда водят до променлив високо налягане (натиск) и ниско налягане (разрежението) цикъла, с проценти в зависимост от честотата. По време на цикъла на ниско налягане, висока интензивност ултразвукови вълни се създадат малки мехурчета вакуум или кухини в течността. Когато мехурчетата достигат обем, при които те вече не могат да абсорбират енергия, те колапс бурно по време на цикъла на високо налягане. Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията много високи температури (ок. 5000 К) и натиск (прибл. 2,000atm) са достигнали на местно ниво. Имплозията на балона на кавитация също води до течни струи до двеста и осемдесет метра / и скорост.

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвуковите сонди използват силите на акустичната кавитация, за да осигурят интензивно смесване и хомогенизиране. Ултразвукови homogneizers са широко използвани за ефективно смесване, диспергиране, емулгиране, екстракция, дегазация и sonochemistry.

Сонда тип ultrasonicators като UP400St Използвайте принципа на работа на акустична кавитация.

Акустична или ултразвукова кавитация: растеж на балончета и имплозия

Акустична кавитация (генерирана от мощност ултразвук) създава локално екстремни условия, така наречените сономеханични и сонохимични ефекти. Поради тези ефекти, sonication насърчава химични реакции, водещи до по-високи добиви, по-бърза скорост на реакция, нови пътища, и подобрена цялостна ефективност.

 
 
 

Това видео показва hielscher ultrasonicator UP400S (400W), генериращ акустична кавитация във вода.

Ултразвукова кавитация във вода с помощта на UP400S

Миниатюра на видео

 

Ключови приложения на Ultrasonicators с помощта на акустична кавитация

Сонда тип ultrasonicators, известен също като ултразвукови сонди, ефективно генерират интензивна акустична кавитация в течности. Поради това те се използват широко в различни приложения в различни индустрии. Някои от най-важните приложения на акустична кавитация, генерирани от сонда тип ultrasonicators включват:
 

Мощен ултразвукова кавитация в Hielscher Cascatrode

Мощна ултразвукова кавитация в Hielscher ултразвукова Cascatrode

  1. Хомогенизиране: Ултразвуковите сонди могат да генерират интензивна кавитация, която се характеризира като енергийно плътно поле на вибрации и сили на срязване. Тези сили осигуряват отлично смесване, смесване и намаляване на размера на частиците. Ултразвукова хомогенизация произвежда равномерно смесени суспензии. Следователно, ултразвук се използва за производство на хомогенна колоидна суспензия с тесни криви на разпределение.
  2. Дисперсия на наночастици: Ultrasonicators се използват за дисперсия, деагломерация и мокро смилане на наночастици. Нискочестотните ултразвукови вълни могат да генерират въздействаща кавитация, която разгражда агломератите и намалява размера на частиците. По-специално високото срязване на течните струи ускорява частиците в течността, които се сблъскват помежду си (сблъсък между частиците), така че частиците впоследствие се счупват и ерозират. Това води до равномерно и стабилно разпределение на частиците, предотвратяващи утаяването. Това е от решаващо значение в различни области, включително нанотехнологиите, материалознанието и фармацевтиката.
  3. Емулгиране и смесване: Сонда тип ultrasonicators се използват за създаване на емулсии и смесване на течности. Ултразвуковата енергия причинява кавитация, образуване и разпадане на микроскопични мехурчета, което генерира интензивни локални сили на срязване. Този процес помага при емулгирането на несмесими течности, произвеждайки стабилни и фино диспергирани емулсии.
  4. Екстракция: Благодарение на кавитационни сили на срязване, ultrasonicators са много ефективни при разрушаване на клетъчните структури и за подобряване на масовия трансфер между твърдо и течно. Следователно, ултразвукова екстракция се използва широко за освобождаване на вътреклетъчен материал като биоактивни съединения за производство на висококачествени ботанически екстракти.
  5. Дегазация и обезвъздушаване: Сонда тип ultrasonicators се използват за отстраняване на газови мехурчета или разтворени газове от течности. Прилагането на ултразвукова кавитация насърчава срастването на газови мехурчета, така че те растат и плават до върха на течността. Ултразвуковата кавитация прави дегазификацията бърза и ефективна процедура. Това е ценно в различни индустрии, като например в бои, хидравлични течности или преработка на храни и напитки, където наличието на газове може да повлияе отрицателно на качеството и стабилността на продукта.
  6. Сонокатализа: Ултразвуковите сонди могат да се използват за сонокатализа, процес, който съчетава акустична кавитация с катализатори за подобряване на химичните реакции. Кавитацията, генерирана от ултразвукови вълни, подобрява масовия трансфер, увеличава скоростта на реакцията и насърчава производството на свободни радикали, което води до по-ефективни и селективни химични трансформации.
  7. Подготовка на пробата: Сонда тип ultrasonicators обикновено се използват в лаборатории за подготовка на проби. Те се използват за хомогенизиране, дезагрегиране и извличане на биологични проби, като клетки, тъкани и вируси. Ултразвуковата енергия, генерирана от сондата, нарушава клетъчните мембрани, освобождавайки клетъчното съдържание и улеснявайки по-нататъшния анализ.
  8. Разпадане и разрушаване на клетките: Сонда тип ultrasonicators се използват за дезинтеграция и разрушаване на клетки и тъкани за различни цели, като екстракция на вътреклетъчни компоненти, микробна инактивация, или подготовка на проби за анализ. Ултразвуковите вълни с висока интензивност и по този начин генерираната кавитация причиняват механично напрежение и сили на срязване, което води до разпадане на клетъчните структури. В биологичните изследвания и медицинската диагностика, сонда тип ultrasonicators се използват за клетъчен лизис, процесът на разрушаване на отворени клетки, за да се освободят техните вътреклетъчни компоненти. Ултразвуковата енергия разрушава клетъчните стени, мембрани и органели, което позволява извличането на протеини, ДНК, РНК и други клетъчни съставки.

 
Това са някои от ключовите приложения на сонда тип ultrasonicators, но технологията има още по-широк спектър от други приложения, включително sonochemistry, намаляване на размера на частиците (мокро смилане), отдолу-нагоре синтез на частици, и Sono-синтез на химически вещества и материали в различни индустрии като фармацевтиката, хранително-вкусовата промишленост, биотехнологии и науки за околната среда.

 

Ултразвукова ексфолиране на графен във вода

Високоскоростна последователност (от a до f) от рамки, илюстриращи соно-механично ексфолиране на графитна люспа във вода използване на UP200S, 200W ultrasonicator с 3-мм издатина. Стрелките показват мястото на разделяне на частици с кавитационни мехурчета, проникващи в разделянето.
© Тюрнина и др.

Акустична кавитация, както е показано тук в Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT се използва за иницииране и насърчаване на химични реакции. Ултразвукова кавитация в Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator за sonochemical реакции.

Ултразвукова кавитация при каскатродната сонда на ултразвуков индикатор UIP1000hdT (1000 вата, 20kHz) в стъклен реактор.

Видео на акустична кавитация в течност

Следното видео демонстрира акустична кавитация в каскатрода на ultrasonicator UIP1000hdT в напълнена с вода стъклена колона. Стъклената колона се осветява отдолу с червена светлина, за да се подобри визуализацията на кавитационните мехурчета.

Това видео показва ултразвукова / акустична кавитация във вода - генерирана от Hielscher UIP1000. Ултразвукова кавитация се използва за много течни приложения като хомогенизиране, дисперсия, емулгиране, екстракция, дегазация и sonochemical реакции.

Ултразвукова кавитация в течности, използващи UIP1000

Миниатюра на видео

 

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да изиска допълнителна информация за ултразвукови процесори за генериране на акустична кавитация, приложения и цени. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова кавитационна система, отговаряща на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:

Партида томДебитПрепоръчителни Devices
1 до 500mL10 до 200 ml / минUP100H
10 до 2000mL20 до 400 ml / минUf200 ः т, UP400St
00,1 до 20L00,2 до 4 л / минUIP2000hdT
10 до 100L2 до 10 л / минUIP4000hdT
п.а.10 до 100 L / минUIP16000
п.а.по-голямструпване на UIP16000
Ултразвукови хомогенизатори с висока срязване се използват в лаборатория, пейка-топ, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.



Литература / Препратки


Ултразвук с висока производителност! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактния ултразвуков апарат на лабораторията над пейка-топ единици до пълноиндустриални ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се промишлени размери.


Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Да се свържем.