پروب نوع روش فراصوت در مقابل حمام التراسونیک: بهره وری مقایسه

فرایندهای فراصوت را می توان با استفاده از یک هموژنیزر مافوق صوت از نوع کاوشگر و یا حمام مافوق صوت انجام شده است. اگرچه هر دو تکنیک سونوگرافی را بر روی نمونه اعمال می کنند، اما تفاوت های قابل توجهی در اثربخشی، کارایی و قابلیت های فرایند وجود دارد. پروب نوع ultrasonicators برتری حمام مافوق صوت به شدت هنگامی که آن را به شدت سونوگرافی می آید, دامنه, پردازش یکنواخت, و تکرار پذیری.

اثرات مطلوب از امواج فراصوت مایعات – شامل یکسان سازی، دیسپرس (Dispersing) ، انحلال، فرز، امولسیون سازی، استخراج، تحلیل، تجزیه . اثرات sonochemical - در حال ناشی از کاویتاسیون. با معرفی سونوگرافی قدرت بالا به یک محیط مایع، امواج صوتی در مایع منتقل می شوند و ایجاد دوره های متناوب فشار (فشرده سازی) و فشار کم (تقطیر) با نرخ بسته به فرکانس. در طول چرخه کم فشار، امواج اولتراسونیک با شدت بالا، حباب های کوچک یا حفره های کوچک را در مایع ایجاد می کنند. هنگامی که حباب ها حجمی را به دست می آورند که دیگر قادر به جذب انرژی نیستند، در یک چرخه فشار بالا به شدت سقوط می کنند. این پدیده کاویتاسیون است. در طول انفجار، درجه حرارت بسیار بالا (تقریبا 5،000K) و فشار (تقریبا 2000 اتم) به صورت محلی می رسد. انفجار حباب حفره نیز باعث جت مایع تا سرعت 280m / s می شود. [سوزیک 1998]

Moholkar و همکاران (2000) دریافتند که حباب در منطقه بیشترین شدت کاویتاسیون تحت یک حرکت گذرا، در حالی که حباب در منطقه کمترین شدت کاویتاسیون تحت پایدار حرکت / نوسانی. فروپاشی گذرا از حباب است که به افزایش دما و فشار حداکثر محلی است در ریشه اثرات مشاهده اولتراسوند بر سیستم های شیمیایی.
شدت امواج فراصوت، یک تابع از انرژی ورودی و محیط sonotrode(نوک دستگاه) است. برای یک ورودی انرژی اعمال می شود: منطقه بزرگتر از سطح sonotrode، پایین تر از شدت اولتراسوند.
امواج اولتراسوند را می توان با انواع مختلف سیستم های اولتراسونیک تولید می شود. در ادامه، تفاوت بین فراصوت با استفاده از حمام فراصوت، دستگاه پروب اولتراسونیک در یک کشتی باز و دستگاه پروب اولتراسونیک با محفظه سلول جریان مقایسه خواهد شد.

مقایسه حفره توزیع نقطه داغ

برای برنامه های کاربردی مافوق صوت, پروب مافوق صوت (sonotrodes / شاخ) و حمام مافوق صوت استفاده می شود. “در میان این دو روش فراصوت, فراصوت پروب موثر تر و قدرتمند تر از حمام مافوق صوت در استفاده از پراکنده نانوذرات; دستگاه حمام مافوق صوت می تواند امواج فراصوت ضعیف با حدود 20-40 وات / L و توزیع بسیار غیر یکنواخت در حالی که دستگاه پروب مافوق صوت می تواند 20،000 W / L را به مایع ارائه. بنابراین، این بدان معنی است که یک دستگاه کاوشگر مافوق صوت برتری دستگاه حمام مافوق صوت توسط عامل 1000.” (cf. اسدی و همکاران، ۲۰۱۹)

حمام التراسونیک

در حمام فراصوت، حفره رخ می دهد غیر مطیع و بیاختیار از طریق مخزن توزیع شده است. اثر فراصوت است شدت کم . به طور غیریکنواخت انتشار دادن. تکرار پذیری و مقیاس پذیری از روند بسیار ضعیف است.
تصویر زیر نتایج حاصل از یک آزمایش فویل در یک مخزن اولتراسونیک نشان می دهد. بنابراین، آلومینیوم یا قلع فویل نازک است که در پایین یک پر از آب مخزن اولتراسونیک قرار داده است. پس از فراصوت، علائم فرسایش قابل مشاهده هستند. این لکه های تک سوراخ و سوراخ در فویل نشان می دهد نقاط داغ حفره. با توجه به انرژی کم و ناصاف توزیع سونوگرافی داخل باک، علائم فرسایش رخ می دهد تنها نقطه و حکیم است. از این رو، حمام اولتراسونیک عمدتا برای کاربردهای تمیز کردن استفاده می شود.

این آمار توزیع نابرابر نقاط داغ حفره در حمام فراصوت نشان می دهد. در شکل 2، یک حمام با یک منطقه پایین 20×10 سانتی متر استفاده شده است.

برای اندازه گیری نشان داده شده در شکل 3، حمام فراصوت با یک فضای پایین 12x10cm استفاده شده است.

هر دو اندازه گیری نشان می دهد که توزیع این زمینه از امواج فراصوت در مخازن اولتراسونیک بسیار ناهموار است.
در این مطالعه از امواج فراصوت در مکان های مختلف در حمام تغییرات مکانی قابل توجهی در شدت کاویتاسیون در حمام فراصوت نشان می دهد.

شکل 4 زیر بهره وری از حمام فراصوت و یک دستگاه پروب اولتراسونیک هستند که از رنگ زدایی رنگ آزو متیل بنفش مقایسه می کند.

Dhanalakshmi و همکاران در مطالعه خود که پروب نوع اولتراسونیک دستگاه ها یک بالا متمرکز شدت نسبت به مخزن از نوع و از این رو، اثر موضعی بیشتر همانطور که در شکل نشان داده شده است. 4. این به این معنی شدت بالاتر و بهره وری از فرایند فراصوت است.
راه اندازی مافوق صوت همانطور که در تصویر 4 نشان داده شده، اجازه می دهد تا برای کنترل کامل بر پارامترهای مهم - دامنه، فشار، دما، گرانروی، غلظت، حجم راکتور.

دستگاه سونوگرافی پروب در بشر باز

هنگامی که نمونه ها با استفاده از یک دستگاه پروب اولتراسونیک فراصوت داده، منطقه فراصوت شدید است طور مستقیم در زیر sonotrode / پروب. فاصله تابش مافوق صوت است که به یک منطقه خاص از نوک sonotrode محدود شده است. (pic.1 را ببینید)
فرآیندهای التراسونیک در فنجان باز عمدتا برای آزمایش امکان سنجی و برای آماده سازی نمونه از حجم های پایین تر استفاده می شود.

دستگاه پروب التراسونیک در حالت جریان پیوسته

نتایج فراصوت پیچیده ترین ها توسط یک پردازش مداوم و مستمر در حالت جریان از طریق بسته به دست آورد. تمام مواد است که توسط اولتراسوند با شدت همان پردازش به عنوان مسیر جریان و زمان ماندن در محفظه راکتور اولتراسونیک کنترل می شود.

عکس. 4: سیستم مافوق صوت 1KW UIP1000hd با سلول جریان و پمپ

نتایج فرآیند پردازش مایع سونوگرافی برای یک تنظیمات پارامتر داده شده یک تابع از انرژی در هر حجم پردازش شده است. تابع با تغییر در پارامترهای منحصر به فرد تغییر می دهد. علاوه بر این، توان خروجی واقعی و شدت در هر سطح از sonotrode یک واحد مافوق صوت بستگی به پارامترهای.

تاثیر حفره پردازش اولتراسونیک بستگی به شدت سطح است که با دامنه (A) decribed، فشار (P)، حجم راکتور (VR)، درجه حرارت (T)، ویسکوزیته (η) و دیگران. از مثبت و منفی علائم نشان می دهد تاثیر مثبت یا منفی از پارامتر خاص بر شدت فراصوت است.

با کنترل پارامتر مهم ترین فرایند فراصوت روند به طور کامل تکرار است و نتایج به دست آمده را می توان کوچک کاملا خطی. انواع مختلف sonotrodes و راکتور سلول جریان مافوق صوت برای انطباق با الزامات فرآیند خاص اجازه می دهد.

خلاصه

در حالی که یک حمام التراسونیک فراهم می کند یک ضعیف فراصوت با حدود. 20-40 W / L و بسیار غیریکنواخت توزیع، مافوق صوت پروب نوع دستگاه می تواند تقریبا به راحتی زن و شوهر. 20.000 W / L به محیط پردازش شده است. این به این معنی است که یک دستگاه پروب نوع اولتراسونیک برتری حمام فراصوت توسط عامل 1000 (1000X ورودی انرژی بالاتر در هر حجم) با توجه به متمرکز . لباس فرم ورودی قدرت مافوق صوت. کنترل کامل بر مهمترین فراصوت پارامترهای تضمین می کند به طور کامل تجدید نتایج و مقیاس پذیری خطی نتایج روند.