Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Cavitación ultrasónica en líquidos

Las ondas ultrasónicas de alta intensidad de ultrasonido generan cavitación en los líquidos. La cavitación provoca efectos extremos a nivel local, tales como chorros de líquido de hasta 1.000 kilometros / h, una presión de hasta 2000atm y temperaturas de hasta 5000 Kelvin.

Antecedentes

Las ondas ultrasónicas de alta intensidad de ultrasonido generan cavitación en los líquidos.Cuando se sonican líquidos a alta intensidad, las ondas sonoras propagadas en el medio generan ciclos fluctuantes de alta presión (compresión) y de baja presión (rarefacción), cuyo ritmo depende de su frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o ambientes de baja presión dentro del líquido. Cuando estas burbujas han aumentado su tamaño hasta un volumen en que ya no pueden absorber más energía, colapsarán violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión, se alcanzan localmente temperaturas (aprox., 5000 K) y presiones (aprox., 2000 atm) muy elevadas. La implosión de las burbuja de cavitación también produce la propulsión de corrientes de líquidos a una velocidad de hasta 280 m/s.

Vídeo

La cavitación inducida por UIP2000hd El video (descargar, 1.69MB, MPEG1-Codec) a la izquierda muestra un sonotrodo en un tubo de vidrio, que se llena con agua. La gran amplitud generada por el UIP2000hd procesador de ultrasonidos induce burbujas de cavitación. La luz roja de la parte inferior del tubo hace que las burbujas visible el vacío. El diámetro real del tubo es de aproximadamente 150 mm. La configuración interior de un recipiente de flujo es comparable a la que en el video. La penetración del líquido por la cavitación es altamente visible. Para descargar el video, por favor haga clic en el cuadro a la derecha.

Aplicación

Los efectos se pueden usar en líquidos para muchos procesos, por ejemplo, para la mezcla y la mezcla, desaglomeración, pulverización y ruptura celular. En particular, el alto esfuerzo cortante de los chorros de líquido hace que la fisura en superficies de las partículas y las colisiones entre las partículas.

Referencias


Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.