Υπερήχων σπηλαίωση σε υγρά
Υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης υπερήχων παράγουν σπηλαίωση σε υγρά. Σπηλαίωση προκαλεί ακραία αποτελέσματα σε τοπικό επίπεδο, όπως υγρή πίδακες έως 1000 χιλιομέτρων / ώρα, πιέσεις έως 2000atm και θερμοκρασίες έως 5000 Kelvin.
Σχετικά με την υπερηχητική σπηλαίωση
Όταν sonicating υγρά σε υψηλές εντάσεις, τα ηχητικά κύματα που διαδίδουν στο υγρό μέσο να οδηγήσει σε εναλλασσόμενο υψηλής πίεσης (συμπίεση) και χαμηλής πίεσης (αραίωση) κύκλοι, με ποσοστά ανάλογα με τη συχνότητα. Κατά τη διάρκεια του κύκλου χαμηλής πίεσης, υψηλής έντασης κύματα υπερήχων δημιουργήσει μικρές φυσαλίδες κενού ή κενά στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες επίτευξη ενός όγκου κατά την οποία δεν μπορούν πλέον να απορροφήσουν την ενέργεια, που κατάρρευση βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται σπηλαίωσης. Κατά την κατάρρευση πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περ. 5,000K) και πιέσεις (περ. 2,000atm) επιτυγχάνονται τοπικά. Η κατάρρευση της φούσκας σπηλαίωσης οδηγεί επίσης σε υγρή πίδακες έως 280m / s ταχύτητα.
Η ακουστική σπηλαίωση (που παράγεται από υπερήχους ισχύος) δημιουργεί τοπικά ακραίες συνθήκες, τις λεγόμενες ηχομηχανικές και ηχοχημικές επιδράσεις. Λόγω αυτών των επιδράσεων, υπερήχηση προωθεί χημικές αντιδράσεις που οδηγούν σε υψηλότερες αποδόσεις, ταχύτερη ταχύτητα αντίδρασης, νέες οδούς, και βελτιωμένη συνολική αποτελεσματικότητα.
Υπερηχητική σπηλαίωση στον καθετήρα κασκατρόδη του υπερηχητικού UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) σε γυάλινο αντιδραστήρα.
Βίντεο ακουστικής σπηλαίωσης
Εφαρμογές σπηλαίωσης
Τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε υγρά για πολλές διαδικασίες, π.χ. για την ανάμιξη και την ανάμιξη, αποσυσσωμάτωσης, άλεσμα και αποικοδόμηση κυττάρων. Ειδικότερα, η υψηλή διάτμηση των υγρών πιδάκων προκαλεί σχισμή στις επιφάνειες των σωματιδίων και συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων.
Μια ακολουθία υψηλής ταχύτητας (από το a έως το f) πλαισίων που απεικονίζουν sono-μηχανική απολέπιση μιας νιφάδας γραφίτη στο νερό χρησιμοποιώντας το UP200S, έναν υπερηχητικό 200W με sonotrode 3 mm. Τα βέλη δείχνουν τον τόπο της διάσπασης (απολέπιση) με φυσαλίδες σπηλαίωσης που διεισδύουν στη διάσπαση.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses),
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Μαζική Όγκος | Ρυθμός ροής | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200 ml / λεπτό | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 έως 20 λίτρα | 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10 λίτρα / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100 λίτρα / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερος | σύμπλεγμα UIP16000 |
Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Λογοτεχνία / Αναφορές
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.