Akustická vs hydrodynamická kavitace pro míchání aplikací
Kavitace pro míchání a míchání: Existuje rozdíl mezi akustickou a hydrodynamickou kavitací? A proč by jedna kavitační technologie mohla být lepší pro váš proces?
akustické kavitace – také známý jako ultrazvuková kavitace – a hydrodynamická kavitace jsou obě formy kavitace, což je proces růstu a kolapsu vakuových dutin v kapalině. Akustická kavitace nastává, když je kapalina vystavena ultrazvukovým vlnám s vysokou intenzitou, zatímco hydrodynamická kavitace nastává, když kapalina proudí přes zúžení nebo kolem překážky (např. Venturiho trysky), což způsobuje pokles tlaku a tvorbu dutin páry.
Kavitační smykové síly se používají pro homogenizaci, míchání, dispergaci, emulgaci, narušení buněk, jakož i pro zahájení a zesílení chemických reakcí.
Ultrazvuková kavitace na kascatrodové sondě ultrasonicator UIP1000hdT (1000 wattů, 20kHz) ve skleněném reaktoru.
Zde se dozvíte, jaké rozdíly existují mezi akustickou a hydrodynamickou kavitací a proč byste mohli chtít vybrat sondu typu ultrasonicator pro váš proces řízený kavitacem:
Výhody akustické kavitace oproti hydrodynamické kavitaci
- Efektivnější: Akustická kavitace je obecně účinnější při vytváření vakuových dutin, protože energie potřebná k výrobě kavitace je obvykle nižší než u hydrodynamické kavitace. Proto jsou ultrazvukové kavitátory a kavitační reaktory energeticky účinnější a ekonomičtější. Ultrazvuk je energeticky nejúčinnější metoda pro výrobu kavitace. Akustická / ultrazvuková kavitace generovaná sondou-ultrasonicators zabraňuje vzniku zbytečného tření. Ultrazvuková sonda osciluje kolmo a zabraňuje vzniku zbytečného tření plýtvajícího energií. Na rozdíl od akustické kavitace, hydrodynamická kavitace používá rotor-stator nebo tryskové systémy pro generování kavitace. Obě techniky – rotorové statory a trysky – způsobit tření, protože motor musí pohánět velké mechanické části. Pokud studie tvrdí energetickou účinnost hydrodynamických kavitací, berou v úvahu pouze jmenovitý výkon příslušné technologie a zanedbávají skutečnou spotřebu energie. Tyto studie obvykle neberou v úvahu ztrátu třecí energie, která je dobře známým a nežádoucím účinkem hydrodynamických kavitačních technologií.
- Větší kontrola: Akustická kavitace může být snadněji řízena a regulována, protože intenzita ultrazvukových vln může být přesně nastavena tak, aby produkovala požadovanou úroveň kavitace. Naproti tomu hydrodynamická kavitace je obtížnější kontrolovat, protože závisí na průtokových charakteristikách kapaliny a geometrii zúžení nebo překážky. Trysky jsou navíc náchylné k ucpávání, což má za následek přerušení procesu a náročné čištění.
- Dokáže zpracovat téměř všechny materiály: Zatímco Venturiho tryska a další hydrodynamické průtokové reaktory mají potíže s manipulací s pevnými látkami a zejména abrazivními materiály, ultrazvukové kavitátory mohou spolehlivě zpracovávat téměř jakýkoli typ materiálu. Ultrazvukové kavitační reaktory mohou homogenizovat i vysoké pevné zatížení, abrazivní částice a vláknité materiály bez ucpání.
- Větší stabilita: Akustická kavitace je obecně stabilnější než hydrodynamická kavitace, protože parotěsné dutiny produkované akustickou kavitací mají tendenci být rovnoměrněji rozloženy v celé kapalině. Naproti tomu hydrodynamická kavitace může produkovat parotěsné dutiny, které jsou vysoce lokalizované a mohou vést k nerovnoměrným nebo nestabilním vzorcům toku.
- Větší univerzálnost: Akustická / ultrazvuková kavitace může být použita v široké škále aplikací, včetně homogenizace, míchání, disperze, emulgace, extrakce, lýzy a rozpadu buněk, stejně jako pro sonochemii. Naproti tomu hydrodynamická kavitace je primárně určena pro řízení průtoku a aplikace mechaniky tekutin.
Celkově akustická kavitace nabízí větší kontrolu, účinnost, stabilitu a všestrannost ve srovnání s hydrodynamickou kavitací, což z ní činí velmi užitečnou techniku pro řadu průmyslových aplikací.
Ultrazvukové kavitační reaktory
Hielscher Ultrasonics vám nabízí celou řadu průmyslových ultrazvukových sond a kavitačních reaktorů. Všechny Hielscher ultrasonicators a kavitační reaktory jsou určeny pro aplikace s vysokou intenzitou a provoz 24/7 při plném zatížení.
Návrh, výroba a poradenství – Kvalita Vyrobeno v Německu
Hielscher ultrazvukové kavitátory jsou dobře známé pro jejich nejvyšší kvalitu a designové standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových kavitátorů do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné ultrazvukovými kavitátory Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators představovat state-of-the-art technologie a uživatelská přívětivost. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou CE kompatibilní a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Proto Hielscher Ultrazvuk?
- vysoká účinnost
- Nejmodernější technologie
- spolehlivost & robustnost
- várka & v souladu
- pro jakýkoli objem – od malých lahviček až po kamiony za hodinu
- Vědecky prokázané
- inteligentní software
- inteligentní funkce (např. protokolování dat)
- CIP (čisté na místě)
- jednoduchý a bezpečný provoz
- snadná instalace, nenáročná údržba
- ekonomicky výhodné (méně pracovní síly, doby zpracování, energie)
Máte-li zájem o ultrazvukovou kavitační techniku, procesy a systémy ultrazvukového kavitátoru připravené k provozu, kontaktujte nás prosím vědět. Naši dlouholetí zkušení pracovníci s Vámi rádi prodiskutují Vaši žádost!
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
| Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000ml | 20 až 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 až 20L | 00,2 až 4 litry / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
| na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.
Literatura / Reference
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Braeutigam, Patrick (2015): Degradation of Organic Micropollutants by Hydrodynamic and/or Acoustic Cavitation. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer 2015.
- Abhinav Priyadarshi, Mohammad Khavari, Tungky Subroto, Marcello Conte, Paul Prentice, Koulis Pericleous, Dmitry Eskin, John Durodola, Iakovos Tzanakis (2021): On the governing fragmentation mechanism of primary intermetallics by induced cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 70, 2021.
- Mottyll, S.; Skoda, R. (2015): Numerical 3D flow simulation of attached cavitation structures at ultrasonic horn tips and statistical evaluation of flow aggressiveness via load collectives. Journal of Physics: Conference Series, Volume 656, 9th International Symposium on Cavitation (CAV2015) 6–10 December 2015, Lausanne, Switzerland.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.