Τεχνολογία Υπερήχων Hielscher

Probe-Type Sonication vs. Ultrasonic Bath: Σύγκριση απόδοσης

διαδικασίες υπερήχων μπορεί να διεξαχθεί με τη χρήση ενός ανιχνευτή τύπου ομογενοποιητής υπερήχων ή ένα υπερηχητικό λουτρό. Παρά το γεγονός ότι και οι δύο τεχνικές ισχύει υπερήχων στο δείγμα, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στην αποτελεσματικότητα, την αποδοτικότητα και τη διαδικασία δυνατότητες.

Τα επιθυμητά αποτελέσματα από την υπερήχους των υγρών – συμπεριλαμβανομένου ομογενοποίηση, διασποράς, αποσυσσωμάτωση, άλεσμα, γαλακτωματοποίηση, Εξαγωγή, λύσης, Αποσύνθεση και sonochemical αποτελέσματα - προκαλούνται από σπηλαίωση. Με την εισαγωγή υπερήχων υψηλής ισχύος σε υγρό μέσο, ​​τα ηχητικά κύματα μεταδίδονται στο ρευστό και δημιουργούν εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεσης) και χαμηλής πίεσης (αραίωσης), με ρυθμούς ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης δημιουργούν μικρές κενές ή κενά στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες φθάσουν έναν όγκο στον οποίο δεν μπορούν πλέον να απορροφούν ενέργεια, καταρρέουν βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται σπηλαίωση. Κατά τη διάρκεια της έκρηξης επιτυγχάνονται πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 5.000 K) και πιέσεις (περίπου 2.000atm). Η εμφάνιση της φούσκας σπηλαίωσης οδηγεί επίσης σε ρεύματα υγρού μέχρι ταχύτητας 280m / s. [Suslick 1998]

φυσαλίδες σπηλαίωσης μπορούν να διαφοροποιηθούν σε σταθερή και παροδική φυσαλίδες. (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)

Moholkar et αϊ. (2000) βρήκαν ότι οι φυσαλίδες στην περιοχή της υψηλότερης έντασης σπηλαίωση υπέστη μια παροδική κίνησης, ενώ οι φυσαλίδες στην περιοχή της χαμηλότερης έντασης σπηλαίωση υποβλήθηκε σε σταθερό / κίνηση ταλάντωσης. Η παροδική κατάρρευση των φυσαλίδων που προκαλεί τοπική θερμοκρασία και η πίεση maxima είναι στη ρίζα των παρατηρούμενων επιδράσεων των υπερήχων σε χημικά συστήματα.
Η ένταση της κατεργασίας με υπερήχους είναι μια συνάρτηση της εισόδου ενέργειας και την επιφάνεια sonotrode. Για μια δεδομένη εισαγωγή ενέργειας ισχύει: όσο μεγαλύτερο είναι το εμβαδόν επιφανείας του sonotrode, τόσο χαμηλότερη είναι η ένταση των υπερήχων.
Υπέρηχος κύματα μπορούν να δημιουργηθούν από διαφορετικούς τύπους υπερήχων συστημάτων. Στα ακόλουθα, οι διαφορές μεταξύ της επεξεργασίας με υπερήχους χρησιμοποιώντας ένα υπερηχητικό λουτρό, υπερηχητική συσκευή καθετήρα σε ένα ανοιχτό δοχείο και υπερηχητική συσκευή καθετήρα με θαλάμου κυψελίδας ροής θα συγκριθούν.

Σύγκριση της cavitational hot spot διανομής

λουτρό υπερήχων

Σε ένα λουτρό υπερήχων, σπηλαίωση λαμβάνει χώρα μη-διαμορφώσιμο και ανεξέλεγκτα διανέμονται μέσω της δεξαμενής. Το αποτέλεσμα κατεργασίας με υπερήχους είναι χαμηλής έντασης και ανισώς διάδοση. Η επαναληψιμότητα και την επεκτασιμότητα της διαδικασίας είναι πολύ κακή.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα αποτελέσματα μιας δοκιμής φύλλου σε ένα υπερηχητικό δεξαμενή. Ως εκ τούτου, ένα λεπτό φύλλο αλουμινίου ή κασσίτερου τοποθετείται στον πυθμένα ενός υδατο γεμάτη δεξαμενή υπερήχων. Μετά από κατεργασία με υπερήχους, μόνο σημάδια διάβρωσης είναι ορατά. Οι εν λόγω ενιαία διάτρητο σημεία και οπές στο φύλλο υποδεικνύουν τις cavitational hot spots. Λόγω της χαμηλή ενέργεια και το άνισος κατανομή των υπερήχων μέσα στη δεξαμενή, τα σημάδια διάβρωσης συμβαίνουν μόνο σημείο-σοφός. Ως εκ τούτου, τα λουτρά υπερήχων που χρησιμοποιούνται κυρίως για εφαρμογές καθαρισμού.

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" εμφανίζονται πολύ άνισα. (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)
Οι παρακάτω σχήματα δείχνουν την άνιση κατανομή των cavitational hot spots σε λουτρό υπερήχων. Στο Σχ. 2, ένα λουτρό με μια κάτω περιοχή του 20×10 εκατοστά έχει χρησιμοποιηθεί.
Η άνιση σπηλαίωση σε ένα λουτρό υπερήχων (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)

Για τις μετρήσεις που φαίνεται στο Σχ. 3, έχει χρησιμοποιηθεί ένα λουτρό υπερήχων με έναν πυθμένα χώρο της 12x10cm.
Η εικόνα εμφανίζει την άνιση χωρική κατανομή των υπερήχων hot spots σε λουτρό υπερήχων. (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)
Και οι δύο μετρήσεις αποκαλύπτει ότι η κατανομή του πεδίου ακτινοβολίας υπερήχων σε υπερήχων δεξαμενές είναι πολύ άνιση.
Η μελέτη των υπερήχων ακτινοβολίας σε διάφορες θέσεις εντός του λουτρού δείχνει σημαντικές χωρικές διακυμάνσεις στην ένταση σπηλαίωσης στο λουτρό υπερήχων.

Το Σχ. 4 κατωτέρω συγκρίνει την αποτελεσματικότητα ενός υπερηχητικού λουτρού και μια υπερηχητική συσκευή ανιχνευτή παραδειγματικά με την αποχρωματισμός της χρωστικής αζο ιώδες του μεθυλίου.
Υψηλότερη απόδοση από τον ανιχνευτή τύπου υπερήχους (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)
Dhanalakshmi et αϊ. βρέθηκαν σε μελέτη τους που ανιχνευτής τύπου υπερήχων συσκευές έχουν υψηλή τοπική έντασης σε σύγκριση με δεξαμενή-τύπου και ως εκ τούτου, μεγαλύτερη εντοπισμένο αποτέλεσμα όπως απεικονίζεται στο Σχ. 4. Αυτό σημαίνει μια υψηλότερη ένταση και την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας επεξεργασίας με υπερήχους.
Ένας υπερηχητικός ρύθμισης όπως φαίνεται στην εικόνα 4, επιτρέπει την πλήρη έλεγχο τις σημαντικότερες παραμέτρους - πλάτος, πίεση, θερμοκρασία, ιξώδες, η συγκέντρωση, ο όγκος του αντιδραστήρα.

Καθετήρα-τύπου κατεργασία με υπερήχους είναι πολύ αποτελεσματική και αποτελεσματική βιογραφικά σημειώματα ένα λουτρό υπερήχων

Probe-τύπου κατεργασία με υπερήχους με Uf200 ः t

Επικοινωνήστε μαζί μας / Ζητήστε Περισσότερες Πληροφορίες

Μιλήστε μας για τις απαιτήσεις επεξεργασίας σας. Εμείς θα προτείνουμε τις πιο κατάλληλες εγκατάσταση και επεξεργασία των παραμέτρων για το έργο σας.





Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: υπερήχων sonotrode μεταδίδει ηχητικά κύματα σε υγρό. Το θάμπωμα κάτω από την επιφάνεια του sonotrode δείχνει την cavitational ζεστό χώρο spot.

Πλεονεκτήματα Probe-υπερηχητική επεξεργασία:

  • έντονος
  • επικεντρώθηκε
  • πλήρως ελεγχόμενο
  • ομοιόμορφη κατανομή
  • αναπαραγώγιμος
  • γραμμική κλίμακα-up
  • παρτίδας και in-line

Υπερήχων Probe Συσκευή σε ένα ανοικτό ποτήρι ζέσεως

Όταν τα δείγματα σε επεξεργασία με υπερήχους χρησιμοποιώντας μία συσκευή υπερήχων ανιχνευτή, ο έντονος ζώνη κατεργασίας με υπερήχους είναι απευθείας κάτω από το sonotrode / ανιχνευτή. Η υπερηχητική απόσταση ακτινοβολίας περιορίζεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή του άκρου του sonotrode του. (Δείτε εικ.1)
Τα υπερήχων διεργασίες σε ανοικτή ποτήρια ζέσεως που χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον για τη δοκιμή σκοπιμότητας και για την προετοιμασία του δείγματος των μικρότερων όγκων.

Υπερηχητική συσκευή ανιχνευτή σε τρόπο συνεχούς ροής

Τα πιο εξελιγμένα αποτελέσματα υπερήχηση επιτυγχάνεται με μία συνεχή επεξεργασία σε ένα κλειστό λειτουργία συνεχούς ροής. Όλο το υλικό υποβάλλεται σε επεξεργασία από τον ίδιο υπερήχων ένταση όπως η διαδρομή ροής και ο χρόνος παραμονής στο θάλαμο υπερήχων αντιδραστήρα ελέγχεται.

Υπερήχων inline επεξεργασία με αντιδραστήρα κελί ροής (Κάντε κλικ για μεγέθυνση!)

Pic. 4: 1kW σύστημα υπερήχων Uip1000hd με κυψελίδα ροής και αντλία

Τα αποτελέσματα της διαδικασίας υπερηχητικής επεξεργασίας υγρού για μια δεδομένη διαμόρφωση των παραμέτρων είναι συνάρτηση της ενέργειας ανά επεξεργασία όγκο. Η λειτουργία αλλάζει με μεταβολές σε μεμονωμένες παραμέτρους. Επιπλέον, η πραγματική ισχύς εξόδου και η ένταση ανά εμβαδόν επιφάνειας του sonotrode ενός υπερηχητικού μονάδας εξαρτάται από τις παραμέτρους.

Οι πιο σημαντικές παράμετροι των υπερήχων επεξεργασίας περιλαμβάνουν πλάτους (Α), πίεση (p), ο όγκος του αντιδραστήρα (VR), η θερμοκρασία (Τ), και το ιξώδες (η).

Η cavitational αντίκτυπος των υπερήχων επεξεργασίας εξαρτάται από την ένταση επιφάνειας η οποία περιγράφηκε από πλάτος (Α), πίεση (p), ο όγκος του αντιδραστήρα (VR), η θερμοκρασία (Τ), το ιξώδες (η) και άλλοι. Τα συν και πλην σημάδια δείχνουν μια θετική ή αρνητική επίδραση της συγκεκριμένης παραμέτρου από την ένταση υπερήχων.

Με τον έλεγχο της πιο σημαντική παράμετρος της διαδικασίας επεξεργασίας με υπερήχους η διαδικασία είναι πλήρως επαναλήψιμα και τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται μπορεί να κλιμακωθεί εντελώς γραμμική. Διαφορετικοί τύποι sonotrodes και αντιδραστήρες υπερήχων κελί ροής επιτρέπουν την προσαρμογή σε ειδικές απαιτήσεις επεξεργασίας.

Περίληψη

Ενώ η λουτρό υπερήχων παρέχει αδύναμος κατεργασία με υπερήχους με περίπου. 20-40 W / L και ένα πολύ μη ομοιόμορφη διανομή, καθετήρα υπερήχων τύπου συσκευές μπορούν εύκολα ζευγάρι περίπου. 20.000 W / L εντός του μεταποιημένα μέσο. Αυτό σημαίνει ότι μια υπερηχητική συσκευή καθετήρα τύπου υπερέχει λουτρού υπερήχων από τον παράγοντα του 1000 (1000χ υψηλότερη ενέργεια εισόδου ανά όγκο) λόγω α επικεντρώθηκε και στολή υπερήχων ισχύς εισόδου. Η πλήρη έλεγχο τα πιο σημαντικά κατεργασία με υπερήχους παραμέτρων εξασφαλίζει πλήρως επαναλήψιμη αποτελέσματα και η γραμμική επεκτασιμότητα των αποτελεσμάτων της διαδικασίας.

Ισχυρό υπερήχηση με διάταξης υπερήχων ανιχνευτή-τύπου.

Εικόνα 3: υπερήχους σε ένα ανοικτό δοκιμαστικό σωλήνα χρησιμοποιώντας ένα συσκευή υπερήχων εργαστήριο με sonotrode / διερευνητή

Λογοτεχνία / Αναφορές

 

  • Dhanalakshmi, Ν Ρ .; Nagarajan, R. (2011): Υπερήχων Εντατικοποίηση της χημικής αποικοδόμησης των ιώδες του μεθυλίου: Μια πειραματική μελέτη. Σε: Worlds Το πρόγραμμα αξιοποιεί. Sci. Enginee Tech 2011, Vol.59, 537-542.
  • Κυανή, Η .; Zhang, Ζ Delgado, Α .; Sun, D.-W. (2011): Υπερηχογράφημα υποβοηθούμενη πυρήνωση ορισμένων υγρών και στερεών μοντέλο τρόφιμα κατά τη διάρκεια της κατάψυξης. Σε: Τρόφιμα Res. Intl. 2011, Vol.44 / Νο.9, 2915-2921.
  • Moholkar, V. S .; Sable, S. Ρ .; Pandit, A. B. (2000): Χαρτογράφηση του ένταση σπηλαίωσης σε λουτρό υπερήχων χρησιμοποιώντας την ακουστική εκπομπή. Σε: AIChE J. 2000, Vol.46 / Νο.4, 684 - 694.
  • Nascentes, C. C .; Korn, Μ .; Sousa, C. S .; Arruda, Μ Α Ζ (2001): Η χρήση των υπερήχων Λουτρά Αναλυτική Εφαρμογές: Μια νέα προσέγγιση για την Προϋποθέσεις βελτιστοποίησης. Στο: J. Braz. Chem. Soc. 2001, Vol.12 / No.1, 57-63.
  • Santos, H. Μ .; Lodeiro, C., Capelo-Martinez, J.-L. (2009): Η δύναμη των υπερήχων. Σε: Υπέρηχος στη Χημεία: αναλυτική εφαρμογή. (Επιμ. Από τον J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
  • Suslick, Κ S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology? 4η έκδ. J. Wiley & Υιοί: Νέα Υόρκη, 1998, τομ. 26, 517-541.

 

Επικοινωνήστε μαζί μας / Ζητήστε Περισσότερες Πληροφορίες

Μιλήστε μας για τις απαιτήσεις επεξεργασίας σας. Εμείς θα προτείνουμε τις πιο κατάλληλες εγκατάσταση και επεξεργασία των παραμέτρων για το έργο σας.





Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.




Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Οι ομογενοποιητές ιστού υπερήχων που συχνά αναφέρεται ως συσκευή υπερήχων ανιχνευτή, Sonic lyser, υπερήχων διάρρηξης, υπερήχων μύλος, Sono-ruptor, Sonifier, Sonic Dismembrator, κύτταρο διασπαστή, υπερήχων διασπορέας ή διαλυτοποιητής. Οι διαφορετικοί όροι προκύπτουν από τις διάφορες εφαρμογές που μπορούν να υλοποιηθούν με υπερήχους.