Akustisk kontra hydrodynamisk kavitation til blandingsprocesser

Kavitation til blanding og sammenblanding: Er der forskel på akustisk og hydrodynamisk kavitation? Og hvorfor kan den ene kavitationsteknologi være bedre til din proces?
Akustisk kavitation – også kendt som ultralydskavitation – og hydrodynamisk kavitation er begge former for kavitation, som er den proces, hvor vakuumhulrum i en væske vokser og kollapser. Akustisk kavitation opstår, når en væske udsættes for ultralydsbølger med høj intensitet, mens hydrodynamisk kavitation opstår, når en væske strømmer gennem en indsnævring eller omkring en forhindring (f.eks. en Venturi-dyse), hvilket får trykket til at falde og damphulrum til at dannes.
Kavitationsbetingede forskydningskræfter anvendes til homogenisering, blanding, dispergering, emulgering og celleopbrydning samt til at igangsætte og intensivere kemiske reaktioner.

Selvom både akustiske og hydrodynamiske kavitationsteknikker udnytter det samme fænomen og den samme effekt af kavitationsboblers kollaps, er der en væsentlig forskel mellem disse to teknikker, hvor kavitationen frembringes enten ved ultralyd eller ved hjælp af Venturi-dyser.

Intens ultralydsbehandling danner kavitationsbobler i vand. Når kavitationsboblerne efterfølgende kollapser, opstår der ekstreme mekaniske forskydningskræfter i væsken. Denne effekt nedbryder celler, f.eks. ved ekstraktion af plantemateriale, eller findeler oliedråber i vand til meget små dråber (emulgering). Kavitationseffekten gør Hielscher ultralydshomogenisatorer til et meget effektivt middel til dispergering, homogenisering, emulgering og ekstraktion. Hielscher Ultrasonics fremstiller ultralydssonder fra 50 watt op til 16000 watt til ultralydsprocesser i laboratoriet og i produktion i fuld skala.

Læs her, hvilke forskelle der er mellem akustisk og hydrodynamisk kavitation, og hvorfor du måske vil vælge et ultralydsapparat med sonde til din kavitationsdrevne proces:

Fordele ved akustisk kavitation frem for hydrodynamisk kavitation

1. Mere effektiv: Akustisk kavitation er generelt mere effektiv til at frembringe vakuumhulrum, da den energi, der kræves for at frembringe kavitation, typisk er lavere end ved hydrodynamisk kavitation. Derfor er ultralydsbaserede kavitatorer og kavitationsreaktorer mere energieffektive og økonomiske. Ultralyd er den mest energieffektive metode til at frembringe kavitation. Akustisk / ultralydskavitation, der genereres af ultralydsapparater med sonde, forhindrer, at der opstår unødvendig friktion. Ultralydssonden oscillerer vinkelret og forhindrer dermed, at der opstår unødvendig, energispildende friktion. I modsætning til akustisk kavitation anvender hydrodynamisk kavitation rotor-stator- eller dysesystemer til at generere kavitation. Begge teknikker – rotor-statorer og dyser – forårsager friktion, da motoren skal drive store mekaniske dele. Hvis undersøgelser hævder, at hydrodynamisk kavitation er energieffektiv, tager de kun den pågældende teknologis nominelle effekt i betragtning og ser bort fra det faktiske effektforbrug. Disse undersøgelser tager normalt ikke højde for energitabet som følge af friktion, som er en velkendt og uønsket effekt af hydrodynamiske kavitationsteknologier.
2. Bedre kontrol: Akustisk kavitation kan lettere styres og reguleres, da ultralydsbølgernes intensitet kan justeres præcist for at frembringe det ønskede kavitationsniveau. Derimod er hydrodynamisk kavitation vanskeligere at styre, da den afhænger af væskens strømningsegenskaber og indsnævringens eller forhindringens geometri. Desuden har dyser tendens til at tilstoppe, hvilket medfører procesafbrydelser og arbejdskrævende rengøring.
3. Kan håndtere næsten alle materialer: Mens en Venturi-dyse og andre hydrodynamiske gennemstrømningsreaktorer har vanskeligt ved at håndtere faste stoffer og især abrasive materialer, kan ultralydskavitatorer pålideligt behandle næsten enhver materialetype. Ultralydskavitationsreaktorer kan homogenisere selv høje faststofindhold, abrasive partikler og fiberholdige materialer uden tilstopning.
4. Større stabilitet: Akustisk kavitation er generelt mere stabil end hydrodynamisk kavitation, da de damphulrum, der dannes ved akustisk kavitation, har tendens til at være mere ensartet fordelt i hele væsken. Derimod kan hydrodynamisk kavitation frembringe damphulrum, som er stærkt lokaliserede og kan føre til ujævne eller ustabile strømningsmønstre.
5. Større alsidighed: Akustisk / ultralydskavitation kan anvendes til en lang række formål, herunder homogenisering, blanding, dispergering, emulgering, ekstraktion, lyse og celledisintegration samt sonokemi. Derimod er hydrodynamisk kavitation primært udviklet til strømningskontrol og anvendelser inden for fluidmekanik.
   Samlet set giver akustisk kavitation bedre kontrol, større effektivitet, stabilitet og alsidighed sammenlignet med hydrodynamisk kavitation, hvilket gør den til en meget nyttig teknik til talrige industrielle anvendelser.

Ultralydskavitationsreaktorer

Hielscher Ultrasonics tilbyder dig en række ultralydssonder og kavitationsreaktorer til industriel brug. Alle Hielscher ultralydsapparater og kavitationsreaktorer er konstrueret til anvendelser med høj intensitet og drift 24/7 under fuld belastning.
Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielscher ultralydskavitatorer er velkendte for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydskavitatorer i industrielle anlæg. Hielscher ultralydskavitatorer håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielscher ultralydsapparater overholder naturligvis CE-kravene og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Hvorfor Hielscher Ultrasonics?

• høj effektivitet
• den nyeste teknologi
• pålidelighed og robusthed
• batch og inline
• til enhver volumen – fra små prøveglas til lastbillæs pr. time
• videnskabeligt dokumenteret
• intelligent software
• smarte funktioner (f.eks. datalogning)
• CIP (rengøring på stedet)
• enkel og sikker betjening
• nem installation, lavt vedligeholdelsesbehov
• økonomisk fordelagtig (mindre behov for arbejdskraft, kortere behandlingstid, lavere energiforbrug)

Hvis du er interesseret i ultralydskavitationsteknik, processer og driftsklare ultralydskavitatorsystemer, så kontakt os nu. Vores medarbejdere med mange års erfaring drøfter gerne din anvendelse med dig!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: