Ultrazvučna kavitacija u tekućinama

Ultrazvučni talasi ultrazvuka visokog intenziteta stvaraju akustičnu kavitaciju u tečnostima. Kavitacija uzrokuje ekstremne efekte lokalno, kao što su tečni mlazovi do 1000 km/h, pritisci do 2000 atm i temperature do 5000 Kelvina. Ove ultrazvučno generisane sile se koriste za brojne primene obrade tečnosti kao što su homogenizacija, raspršivanje, emulzifikacija, ekstrakcija, poremećaj ćelija, kao i intenziviranje hemijskih reakcija.

Princip rada ultrazvučne kavitacije

Kada sonikatora tekućine na visokim intenzitetima, zvuk valova koje propagiraju u tečnom mediju rezultirati naizmjenično visokog pritiska (kompresija) i niskog pritiska (razrjeđivanje) ciklusi, sa stopama u zavisnosti od frekvencije. Tokom ciklusa niskog pritiska, visokog intenziteta ultrazvučnih valova stvoriti mali vakuum mjehurići ili šupljina u tečnosti. Kada se mjehurići postići volumen na kojem se više ne apsorbiraju energiju, oni kolaps nasilno tijekom ciklusa pod visokim pritiskom. Ovaj fenomen se naziva kavitacija. Tokom implozija vrlo visoke temperature (cca. 5,000K) i pritisaka (cca. 2,000atm) se donose na lokalnom nivou. Urušavanja kavitacije mjehur također rezultira tečnim mlazove do 280m / s brzina.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučne sonde koriste sile akustične kavitacije kako bi obezbedile intenzivno mešanje i homogenizaciju. Ultrazvučni homogneizeri se široko koriste za efikasno mešanje, raspršivanje, emulziju, ekstrakciju, degasiranje i sonohemiju.

Ultrazvučni sistemi tipa sonde kao što je UP400St Princip rada akustične kavitacije.

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mjehurića i implozija

Akustična kavitacija (generirana ultrazvukom snage) stvara lokalno ekstremne uslove, zvane sonomehanički i sonohemijski efekti. Zbog ovih efekata, sonication promiče hemijske reakcije koje vode do viših prinosa, brže brzine reakcije, novih puteva, i poboljšane ukupne efikasnosti.

 
 
 

Ovaj video prikazuje Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) stvara akustičnu šupljost u vodi.

Ultrasonične Šupljenje u vodi koristeći UP400S

Video sličica

 

Primjena ultrazvučnika pomoću akustične kavitacije

Ultrazvučnici tipa sonde, poznati i kao ultrazvučne sonde, efikasno generišu intenzivnu akustičnu kavitaciju u tečnostima. Zbog toga se široko koriste u različitim aplikacijama u različitim industrijama. Neke od najvažnijih primjena akustične kavitacije generirane ultrazvučnicima tipa sonde uključuju:
 

Moćna Ultrasonična Šupljanja na Hielscher Cascatrodeu

Ultrazvučna kavitacija u Hielscher ultrazvučnoj kaskarodi

  1. Homogenizacija: Ultrazvučne sonde mogu generisati intenzivnu kavitaciju, koja je okarakterisana kao energetski gusto polje vibracija i sila smicanja. Ove sile pružaju odlično miješanje, miješanje i smanjenje veličine čestica. Ultrazvučna homogenizacija proizvodi ravnomjerno mješovite suspenzije. Zbog toga se sonicacija koristi za proizvodnju homogene koloidne suspenzije sa uskim krivuljama distribucije.
  2. Disperzija nanočestica: Ultrazvučnici se koriste za disperziju, deaglomeraciju i vlažno glodanje nanočestica. Niskofrekventni ultrazvučni talasi mogu generisati uticajnu kavitaciju, koja razgrađuje aglomerate i smanjuje veličinu čestica. Konkretno, visoko smicanje tečnih mlazova ubrzava čestice u tečnosti, koje se međusobno sudaraju (međučestični sudar) tako da se čestice posljedično lome i erodiraju. To rezultira ravnomjernom i stabilnom distribucijom čestica koje sprečavaju sedimentaciju. Ovo je ključno u različitim oblastima, uključujući nanotehnologiju, nauku o materijalima i farmaceutske proizvode.
  3. Emulzifikacija i miješanje: Ultrazvučnici tipa sonde koriste se za stvaranje emulzija i miješanje tečnosti. Ultrazvučna energija uzrokuje kavitaciju, formiranje i kolaps mikroskopskih mjehurića, što generira intenzivne lokalne sile smicanja. Ovaj proces pomaže u emulzifikaciji nemešajućih tečnosti, proizvodeći stabilne i fino raspršene emulzije.
  4. Izvlacenje: Zbog kavitacionih sila smicanja, ultrazvučnici su visoko efikasni u ometanju ćelijskih struktura i poboljšanju prenosa mase između čvrstog i tečnog materijala. Zbog toga se ultrazvučna ekstrakcija široko koristi za oslobađanje unutarćelijskog materijala kao što su bioaktivna jedinjenja za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata.
  5. Degasiranje i deaeracija: Ultrazvučnici tipa sonde koriste se za uklanjanje mehurića gasa ili rastvorenih gasova iz tečnosti. Primena ultrazvučne kavitacije podstiče koalescenciju mehurića gasa tako da rastu i plutaju do vrha tečnosti. Ultrazvučna kavitacija čini degasifikaciju brzom i efikasnom procedurom. Ovo je vredno u različitim industrijama, kao što su boje, hidraulične tečnosti ili prerada hrane i pića, gde prisustvo gasova može negativno uticati na kvalitet i stabilnost proizvoda.
  6. Sonokataliza: Ultrazvučne sonde se mogu koristiti za sonokatalizu, proces koji kombinuje akustičnu kavitaciju sa katalizatorima kako bi se poboljšale hemijske reakcije. Kavitacija koju stvaraju ultrazvučni talasi poboljšava prenos mase, povećava brzinu reakcija i promoviše proizvodnju slobodnih radikala, što dovodi do efikasnijih i selektivnijih hemijskih transformacija.
  7. Priprema uzorka: Ultrazvučnici tipa sonde obično se koriste u laboratorijama za pripremu uzorka. Koriste se za homogenizaciju, razdvajanje i izdvajanje bioloških uzoraka, kao što su ćelije, tkiva i virusi. Ultrazvučna energija koju generiše sonda remeti ćelijske membrane, oslobađajući ćelijski sadržaj i olakšavajući dalju analizu.
  8. Dezintegracija i ćelijski poremećaj: Ultrazvučnici tipa sonde koriste se za dezintegraciju i ometanje ćelija i tkiva u različite svrhe, kao što su ekstrakcija unutarćelijskih komponenti, mikrobna inaktivacija ili priprema uzorka za analizu. Ultrazvučni talasi visokog intenziteta i time generisana kavitacija uzrokuju mehanički stres i sile smicanja, što rezultira raspadom ćelijskih struktura. U biološkim istraživanjima i medicinskoj dijagnostici, ultrazvučnici tipa sonde se koriste za lizu ćelija, proces razbijanja otvorenih ćelija kako bi se oslobodile njihove unutarćelijske komponente. Ultrazvučna energija remeti ćelijske zidove, membrane i organele, omogućavajući ekstrakciju proteina, DNK, RNK i drugih ćelijskih sastojaka.

 
Ovo su neke od ključnih primena ultrazvučnika tipa sondi, ali tehnologija ima još širi spektar drugih upotreba, uključujući sonohemiju, smanjenje veličine čestica (vlažno mlevenje), sintezu čestica odozdo prema gore i sonosintezu hemijskih supstanci i materijala u različitim industrijama kao što su farmacija, prerada hrane, biotehnologija i nauke o životnoj sredini.

 

Ultrazvučna eksfoliacija grafena u vodi

Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustruju sono-mehaničku eksfolijaciju grafitne pahuljice u vodi UP200S, ultrazvučni sistem od 200W sa 3-mm sonotrodom. Strelice pokazuju mjesto cijepanja čestica sa mjehurićima kavitacije koji prodiru u cijepanje.
© Tyurnina et al. 2020

Akustična kavitacija kao što je prikazano ovdje na Hielscher ultrazvučniku UIP1500hdT koristi se za pokretanje i promociju hemijskih reakcija. Ultrazvučna kavitacija na Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrazvučniku za sonohemijske reakcije.

Ultrazvučna kavitacija na sondi kaskarode ultrasonikatora UIP1000hdT (1000 vata, 20kHz) u staklenom reaktoru.

Akustična kavitacija u tečnosti

Sledeći video prikazuje akustičnu kavitaciju na kaskatrodi ultrazvučnika UIP1000hdT u staklenom stubu ispunjenom vodom. Stakleni stub je osvijetljen od dna crvenim svjetlom kako bi se poboljšala vizualizacija kavitacionih mjehurića.

Ovaj video prikazuje ultrazvučnu / akustičnu kavitaciju u vodi - generisanu od strane Hielscher UIP1000. Ultrazvučna kavitacija se koristi za mnoge tečne aplikacije kao što su homogenizacija, disperzija, emulzifikacija, ekstrakcija, degasiranje i sonohemijske reakcije.

Ultrasonične Šupljenje tečnosti koje koriste UIP1000

Video sličica

 

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo Vas da koristite obrazac ispod da zatražite dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima za generisanje akustične kavitacije, aplikacija i cena. Biće nam zadovoljstvo da razgovaramo o Vašem procesu sa Vama i da Vam ponudimo ultrazvučni sistem kavitacije koji zadovoljava vaše zahteve!









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000
Ultrazvučni homogenizatori visoke smice se koriste u laboratoriji, klupi-vrhu, pilotu i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.



Književnost/reference


Ultrazvuka visokih performansi! Hielscherov proizvodni raspon pokriva cijeli spektar od kompaktnog lab ultrasonicatora preko klupa-top jedinica do puno-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.


Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.