Akustiline vs hüdrodünaamiline kavitatsioon segamisrakendustes

Kavitatsioon segamiseks ja kokkusegamiseks: Kas akustilise ja hüdrodünaamilise kavitatsiooni vahel on erinevus? Ja miks võib üks kavitatsioonitehnoloogia sinu protsessi jaoks parem olla?
Akustiline kavitatsioon – tuntud ka kui ultraheli kavitatsioon – ja hüdrodünaamiline kavitatsioon on mõlemad kavitatsiooni vormid, mis on vaakumõõnsuste kasvamise ja kollapseerumise protsess vedelikus. Akustiline kavitatsioon tekib siis, kui vedelikku mõjutavad suure intensiivsusega ultraheli lained, hüdrodünaamiline kavitatsioon aga siis, kui vedelik voolab läbi ahenduse või ümber takistuse (nt Venturi düüs), mille tagajärjel rõhk langeb ja tekivad aurõõnsused.
Kavitatsioonilisi nihkejõude kasutatakse homogeniseerimiseks, segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks, rakkude lõhkumiseks (desintegreerimiseks) ning samuti keemiliste reaktsioonide käivitamiseks ja intensiivistamiseks.

Kuigi nii akustilise kui ka hüdrodünaamilise kavitatsiooni tehnikad kasutavad sama nähtust ja kavitatsioonimullide kollapsi efekti, on nende kahe tehnika vahel, mis tekitatakse kas ultraheli abil või Venturi düüsidega, märkimisväärne erinevus.

Intensiivne ultrahelitöötlus tekitab vees kavitatsioonimulle. Kavitatsioonimullide järgnev kokkuvarisemine tekitab vedelikus äärmiselt tugevaid mehaanilisi nihkejõude. See toime lõhub rakke näiteks taimse materjali ekstraheerimiseks või muudab vees olevad õlitilgad väga väikesteks tilkadeks (emulgeerimine). Kavitatsiooni toime muudab Hielscheri ultrahelihomogenisaatorid väga tõhusaks vahendiks dispergeerimisel, homogeniseerimisel, emulgeerimisel ja ekstraheerimisel. Hielscher Ultrasonics valmistab ultrahelisonde võimsusega 50 kuni 16000 vatti, et katta ultrahelitöötluse vajadused nii laboris kui ka täismahus tootmises.

Siit saad teada, millised erinevused akustilise ja hüdrodünaamilise kavitatsiooni vahel on ning miks võiksid oma kavitatsioonil põhineva protsessi jaoks valida sondtüüpi sonikaatori:

Akustilise kavitatsiooni eelised hüdrodünaamilise kavitatsiooni ees

1. Tõhusam: akustiline kavitatsioon on vaakumõõnsuste tekitamisel üldiselt tõhusam, kuna kavitatsiooni tekitamiseks vajalik energia on tavaliselt väiksem kui hüdrodünaamilise kavitatsiooni puhul. Seetõttu on ultrahelil põhinevad kavitaatorid ja kavitatsioonireaktorid energiatõhusamad ja ökonoomsemad. Ultraheli on kõige energiatõhusam meetod kavitatsiooni tekitamiseks. Sondtüüpi ultrahelisondide (sonikaatorite) tekitatud akustiline / ultraheli kavitatsioon väldib tarbetu hõõrdumise tekkimist. Ultraheli sond võnkub risti, vältides tarbetu, energiat raiskava hõõrdumise teket. Erinevalt akustilisest kavitatsioonist kasutab hüdrodünaamiline kavitatsioon kavitatsiooni tekitamiseks rootor-stator- või düüsisüsteeme. Mõlemad tehnikad – rootor-statorid ja düüsid – tekitavad hõõrdumist, kuna mootor peab käitama suuri mehaanilisi osi. Kui uuringud väidavad hüdrodünaamilise kavitatsiooni energiatõhusust, võtavad need arvesse vaid vastava tehnoloogia nimivõimsust ning jätavad tegeliku energiatarbimise tähelepanuta. Need uuringud tavaliselt ei arvesta hõõrdeenergia kadu, mis on hüdrodünaamilise kavitatsiooni tehnoloogiate tuntud ja soovimatu mõju.
2. Parem kontroll: akustilist kavitatsiooni on lihtsam kontrollida ja reguleerida, kuna ultraheli lainete intensiivsust saab täpselt reguleerida soovitud kavitatsioonitaseme saavutamiseks. Hüdrodünaamilist kavitatsiooni on seevastu raskem kontrollida, kuna see sõltub vedeliku voolu omadustest ning ahenduse või takistuse geomeetriast. Lisaks kalduvad düüsid ummistuma, mis toob kaasa protsessikatkestusi ja töömahukat puhastamist.
3. Suudab töödelda peaaegu kõiki materjale: kui Venturi düüsil ja teistel hüdrodünaamilistel läbivoolureaktoritel on raskusi tahkete ainete ja eriti abrasiivsete materjalide töötlemisega, siis ultraheli kavitaatorid suudavad usaldusväärselt töödelda peaaegu mis tahes tüüpi materjali. Ultraheli kavitatsioonireaktorid suudavad homogeniseerida isegi suure tahkete ainete sisaldusega segusid, abrasiivseid osakesi ja kiulisi materjale ummistumata.
4. Parem stabiilsus: akustiline kavitatsioon on üldiselt stabiilsem kui hüdrodünaamiline kavitatsioon, kuna akustilise kavitatsiooni tekitatud aurõõnsused kipuvad jaotuma vedelikus ühtlasemalt. Hüdrodünaamiline kavitatsioon seevastu võib tekitada aurõõnsusi, mis on tugevalt lokaliseeritud ning võivad põhjustada ebaühtlasi või ebastabiilseid vooluseid.
5. Suurem mitmekülgsus: akustilist / ultraheli kavitatsiooni saab kasutada paljudes rakendustes, sealhulgas homogeniseerimisel, segamisel, dispergeerimisel, emulgeerimisel, ekstraheerimisel, lüüsil ja rakkude desintegreerimisel ning samuti sonokeemias. Hüdrodünaamiline kavitatsioon on seevastu peamiselt mõeldud voolu juhtimise ja vedelikumehaanika rakenduste jaoks.
   Kokkuvõttes pakub akustiline kavitatsioon hüdrodünaamilise kavitatsiooniga võrreldes paremat kontrolli, tõhusust, stabiilsust ja mitmekülgsust, mistõttu on see väga kasulik tehnika paljudes tööstuslikes rakendustes.

Ultraheli kavitatsioonireaktorid

Hielscher Ultrasonics pakub sulle mitmesuguseid tööstusliku klassi ultrahelisonde ja kavitatsioonireaktoreid. Kõik Hielscheri sonikaatorid ja kavitatsioonireaktorid on mõeldud suure intensiivsusega rakendusteks ja 24/7 tööks täiskoormusel.
Disain, tootmine ja nõustamine – kvaliteet, mis on valmistatud Saksamaal
Hielscheri ultraheli kavitaatorid on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne käsitsemine võimaldavad meie ultraheli kavitaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultraheli kavitaatorid tulevad kergesti toime karmide tingimuste ja nõudlike keskkondadega.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku tipptasemel tehnoloogiat ja kasutajasõbralikkust pakkuvatele suure jõudlusega sonikaatoritele. Loomulikult on Hielscheri sonikaatorid CE-nõuetele vastavad ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs-i nõudeid.

Miks Hielscher Ultrasonics?

• kõrge tõhusus
• tipptasemel tehnoloogia
• töökindlus ja vastupidavus
• partii- ja inline-töötlus
• mis tahes mahule – väikestest viaalidest veokitäiteni tunnis
• teaduslikult tõestatud
• intelligentne tarkvara
• nutikad funktsioonid (nt andmete protokollimine)
• CIP (kohapealne puhastus)
• lihtne ja ohutu kasutamine
• lihtne paigaldus, väike hooldusvajadus
• majanduslikult kasulik (vähem tööjõudu, töötlusaega ja energiat)

Kui sind huvitavad ultraheli kavitatsioonitehnika, protsessid ja kasutusvalmis ultraheli kavitaatorsüsteemid, võta meiega palun nüüd ühendust. Meie pikaajalise kogemusega töötajad arutavad sinuga hea meelega sinu rakendust!

Allolev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: