Akustinen vs. hydrodynaaminen kavitaatio sekoitussovelluksiin
Kavitaatio sekoittamiseen ja sekoittamiseen: Onko akustisen ja hydrodynaamisen kavitaation välillä eroa? Ja miksi yksi kavitaatiotekniikka voisi olla parempi prosessillesi?
akustinen kavitaatio – Tunnetaan myös nimellä ultraäänikavitaatio – Ja hydrodynaaminen kavitaatio ovat molemmat kavitaation muotoja, mikä on tyhjiöonteloiden kasvu- ja romahtamisprosessi nesteessä. Akustinen kavitaatio tapahtuu, kun neste altistetaan korkean intensiteetin ultraääniaalloille, kun taas hydrodynaaminen kavitaatio tapahtuu, kun neste virtaa supistuksen läpi tai esteen (esim. venturisuutin) ympäri, mikä aiheuttaa paineen laskun ja höyryonteloiden muodostumisen.
Kavitaatioleikkausvoimia käytetään homogenisointiin, sekoittamiseen, dispergointiin, emulgointiin, solujen hajoamiseen sekä kemiallisten reaktioiden käynnistämiseen ja tehostamiseen.
Ultraäänikavitaatio ultraäänilaitteen UIP1000hdT (1000 wattia, 20 kHz) kaskatrodianturissa lasireaktorissa.
Opi täältä, mitä eroja akustisen ja hydrodynaamisen kavitaation välillä on ja miksi saatat haluta valita koetintyyppinen ultraäänilaite kavitaatiopohjaiseen prosessiin:
Akustisen kavitaation edut hydrodynaamiseen kavitaatioon verrattuna
- Tehokkaampi: Akustinen kavitaatio on yleensä tehokkaampi tyhjiöonteloiden tuottamisessa, koska kavitaation tuottamiseen tarvittava energia on tyypillisesti pienempi kuin hydrodynaamisessa kavitaatiossa. Siksi ultraäänipohjaiset kavitaattorit ja kavitaatioreaktorit ovat energiatehokkaampia ja taloudellisempia. Ultraääni on energiatehokkain menetelmä kavitaation tuottamiseksi. Koetin-ultraäänilaitteiden tuottama akustinen / ultraäänikavitaatio estää tarpeettoman kitkan syntymisen. Ultraäänianturi värähtelee kohtisuoraan estäen tarpeettoman, energiaa tuhlaavan kitkan syntymisen. Toisin kuin akustinen kavitaatio, hydrodynaaminen kavitaatio käyttää roottori-staattori- tai suutinjärjestelmiä kavitaation tuottamiseksi. Molemmat tekniikat – roottori-staattorit ja suuttimet – aiheuttaa kitkaa, koska moottorin on käytettävä suuria mekaanisia osia. Jos tutkimukset väittävät hydrodynaamisten kavitaatioiden energiatehokkuutta, ne ottavat huomioon vain vastaavan tekniikan nimellistehon ja jättävät huomiotta todellisen virrankulutuksen. Näissä tutkimuksissa ei yleensä oteta huomioon kitkaenergian menetystä, joka on hydrodynaamisten kavitaatiotekniikoiden tunnettu ja ei-toivottu vaikutus.
- Parempi hallinta: Akustista kavitaatiota voidaan helpommin hallita ja säätää, koska ultraääniaaltojen voimakkuutta voidaan säätää tarkasti halutun kavitaatiotason tuottamiseksi. Sitä vastoin hydrodynaamista kavitaatiota on vaikeampi hallita, koska se riippuu nesteen virtausominaisuuksista ja supistumisen tai esteen geometriasta. Lisäksi suuttimet ovat alttiita tukkeutumiselle, mikä johtaa prosessin keskeytyksiin ja työlääseen puhdistukseen.
- Pystyy käsittelemään lähes kaikkia materiaaleja: Vaikka venturi-suuttimella ja muilla hydrodynaamisilla virtausreaktoreilla on vaikeuksia käsitellä kiinteitä aineita ja erityisesti hankaavia materiaaleja, ultraäänikavitaattorit voivat käsitellä luotettavasti lähes mitä tahansa materiaalia. Ultraäänikavitaatioreaktorit voivat homogenisoida jopa suuria kiinteitä kuormia, hankaavia hiukkasia ja kuitumaisia materiaaleja tukkeutumatta.
- Suurempi vakaus: Akustinen kavitaatio on yleensä vakaampi kuin hydrodynaaminen kavitaatio, koska akustisen kavitaation tuottamat höyryontelot jakautuvat yleensä tasaisemmin koko nesteeseen. Sitä vastoin hydrodynaaminen kavitaatio voi tuottaa höyryonteloita, jotka ovat hyvin paikallisia ja voivat johtaa epätasaisiin tai epävakaisiin virtausmalleihin.
- Suurempi monipuolisuus: Akustista / ultraäänikavitaatiota voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa, mukaan lukien homogenointi, sekoittaminen, dispergointi, emulgointi, uuttaminen, lyysi ja solujen hajoaminen sekä sonokemia. Sitä vastoin hydrodynaaminen kavitaatio on suunniteltu ensisijaisesti virtauksensäätö- ja virtausmekaniikkasovelluksiin.
Kaiken kaikkiaan akustinen kavitaatio tarjoaa paremman hallinnan, tehokkuuden, vakauden ja monipuolisuuden verrattuna hydrodynaamiseen kavitaatioon, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen tekniikan lukuisissa teollisissa sovelluksissa.
Ultraäänikavitaatioreaktorit
Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle erilaisia teollisuusluokan ultraääniantureita ja kavitaatioreaktoreita. Kaikki Hielscherin ultraäänilaitteet ja kavitaatioreaktorit on suunniteltu korkean intensiteetin sovelluksiin ja 24/7 toimintaan täydellä kuormituksella.
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa
Hielscherin ultraäänikavitaattorit ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänikavitaattoreidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänikavitaattorit käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Miksi Hielscher Ultrasonics?
- korkea hyötysuhde
- Uusinta teknologiaa
- luotettavuus & rotevuus
- erä & Inline
- Mille tahansa tilavuudelle – pienistä injektiopulloista rekkakuormiin tunnissa
- Tieteellisesti todistettu
- Älykäs ohjelmisto
- Älykkäät ominaisuudet (esim. dataprotokollat)
- CIP (puhdas paikan päällä)
- yksinkertainen ja turvallinen käyttö
- helppo asennus, vähän huoltoa vaativa
- taloudellisesti hyödyllinen (vähemmän työvoimaa, käsittelyaikaa, energiaa)
Jos olet kiinnostunut ultraäänikavitaatiotekniikasta, prosesseista ja käyttövalmiista ultraäänikavitaattorijärjestelmistä, ota meihin yhteyttä. Pitkän linjan kokenut henkilökuntamme keskustelee mielellään hakemuksestasi kanssasi!
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| 15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispersioon, emulgointiin ja uuttamiseen laboratorio-, pilotti- ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Viitteet
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Braeutigam, Patrick (2015): Degradation of Organic Micropollutants by Hydrodynamic and/or Acoustic Cavitation. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer 2015.
- Abhinav Priyadarshi, Mohammad Khavari, Tungky Subroto, Marcello Conte, Paul Prentice, Koulis Pericleous, Dmitry Eskin, John Durodola, Iakovos Tzanakis (2021): On the governing fragmentation mechanism of primary intermetallics by induced cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 70, 2021.
- Mottyll, S.; Skoda, R. (2015): Numerical 3D flow simulation of attached cavitation structures at ultrasonic horn tips and statistical evaluation of flow aggressiveness via load collectives. Journal of Physics: Conference Series, Volume 656, 9th International Symposium on Cavitation (CAV2015) 6–10 December 2015, Lausanne, Switzerland.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.