Akustická vs hydrodynamická kavitace pro směšovací aplikace
Kavitace pro míchání a míchání: Je rozdíl mezi akustickou a hydrodynamickou kavitací? A proč může být jedna kavitační technologie pro váš proces lepší?
Akustická kavitace – Také známý jako ultrazvuková kavitace – a hydrodynamická kavitace jsou obě formy kavitace, což je proces růstu a kolapsu vakuových dutin v kapalině. K akustické kavitaci dochází, když je kapalina vystavena ultrazvukovým vlnám o vysoké intenzitě, zatímco k hydrodynamické kavitaci dochází, když kapalina proudí zúžením nebo kolem překážky (např. Venturiho trysky), což způsobuje pokles tlaku a tvorbu parních dutin.
Kavitační smykové síly se používají pro homogenizaci, míchání, dispergaci, emulgaci, narušení buněk a také pro iniciaci a zesílení chemických reakcí.
Ultrazvuková kavitace na kaskádové sondě ultrazvukového analyzátoru UIP1000hdT (1000 wattů, 20 kHz) ve skleněném reaktoru.
Zde se dozvíte, jaké rozdíly existují mezi akustickou a hydrodynamickou kavitací a proč byste mohli chtít zvolit ultrazvukový typ sondy pro váš proces řízený kavitací:
Výhody akustické kavitace oproti hydrodynamické kavitaci
- Účinnější: Akustická kavitace je obecně účinnější při vytváření vakuových dutin, protože energie potřebná k vytvoření kavitace je obvykle nižší než při hydrodynamické kavitaci. Proto jsou kavitátory a kavitační reaktory na bázi ultrazvuku energeticky účinnější a ekonomičtější. Ultrazvuk je energeticky nejúčinnější metoda výroby kavitace. Akustická / ultrazvuková kavitace generovaná sondami-ultrazvukovými zařízeními zabraňuje vytváření zbytečného tření. Ultrazvuková sonda kmitá kolmo a zabraňuje vzniku zbytečného tření, které plýtvá energií. Na rozdíl od akustické kavitace využívá hydrodynamická kavitace k vytváření kavitace systémy rotor-stator nebo trysky. Obě techniky – Rotor-statory a trysky – způsobit tření, protože motor musí pohánět velké mechanické části. Pokud studie uvádějí 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: Akustickou kavitaci lze snadněji ovládat a regulovat, protože intenzitu ultrazvukových vln lze přesně nastavit tak, aby se dosáhlo požadované úrovně kavitace. Naproti tomu hydrodynamická kavitace je obtížnější řídit, protože závisí na charakteristikách proudění kapaliny a geometrii zúžení nebo překážky. Trysky jsou navíc náchylné k ucpání, což má za následek přerušení procesu a pracné 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 zpracovat 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 parní dutiny produkované akustickou kavitací bývají rovnoměrněji rozloženy v kapalině. Naproti tomu hydrodynamická kavitace může produkovat parní dutiny, které jsou vysoce lokalizované a mohou vést k nerovnoměrným nebo nestabilním vzorcům proudění.
- Větší univerzálnost: Akustická / ultrazvuková kavitace může být použita v široké škále aplikací, včetně homogenizace, míchání, dispergace, emulgace, extrakce, lýzy a rozpadu buněk, stejně jako pro sonochemii. Naproti tomu hydrodynamická kavitace je primárně určena pro aplikace řízení proudění a 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 navrženy pro aplikace s vysokou intenzitou a provoz 24/7 při plném zatížení.
Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany
Ultrazvukové kavitátory Hielscher jsou známé pro své nejvyšší standardy kvality a designu. 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 s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Proč Hielscher Ultrasonics?
- Vysoká efektivita
- Nejmodernější technologie
- spolehlivost & Robustnost
- várka & Vložené
- pro jakýkoli objem – od malých lahviček až po nákladní automobily za hodinu
- vědecky dokázáno
- Inteligentní software
- Chytré funkce (např. datové protokolování)
- CIP (čištění na místě)
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- snadná instalace, nenáročná údržba
- ekonomicky výhodné (méně pracovní síly, času zpracování, energie)
Máte-li zájem o techniku ultrazvukové kavitace, procesy a systémy ultrazvukových kavitátorů připravené k provozu, kontaktujte nás prosím vědět. Naši dlouholetí zkušení pracovníci s vámi rádi prodiskutují vaši aplikaci!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, 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 k průmyslová velikost.