Akustinen vs. hydrodynaaminen kavitaatio miksaussovelluksiin
Kavitaatio sekoittamista ja sekoittamista varten: Onko akustisen ja hydrodynaamisen kavitaatiojärjestelmän välillä eroa? Ja miksi yksi kavitaatiotekniikka voisi olla parempi prosessillesi?
akustinen kavitaatio – Tunnetaan myös nimellä ultraäänikavitaatio – ja hydrodynaaminen kavitaatio ovat molemmat kavitaatiomuotoja, 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. Venturi-suuttimen) ympärille, jolloin paine laskee ja höyryonteloita muodostuu.
Kavitaatioleikkausvoimia käytetään homogenisoimiseen, sekoittamiseen, dispergointiin, emulgointiin, solujen häiriöihin sekä kemiallisten reaktioiden käynnistämiseen ja tehostamiseen.
Ultraäänikavitaatio ultraäänilaitteen UIP1000hdT (1000 wattia, 20 kHz) cascatrode-anturissa lasireaktorissa.
Opi täältä, mitä eroja akustisen ja hydrodynaamisen kavitaatiojärjestelmän välillä on ja miksi saatat haluta valita koetintyyppinen ultraäänilaite kavitaatiopohjaiseen prosessiin:
Akustisen kavitaation edut hydrodynaamiseen kavitaatioon verrattuna
- Tehokkaampi: Akustinen kavitaatio tuottaa yleensä tehokkaammin tyhjiöonteloita, koska kavitaatioon tarvittava energia on tyypillisesti pienempi kuin hydrodynaamisessa kavitaatiossa. Siksi ultraäänipohjaiset kavitaattorit ja kavitaatioreaktorit ovat energiatehokkaampia ja taloudellisempia. Ultraääni on energiatehokkain tapa tuottaa kavitaatiota. Koetin-ultraäänilaitteiden tuottama akustinen / ultraäänikavitaatio estää tarpeettoman kitkan syntymisen. Ultraäänianturi värähtelee kohtisuoraan estäen sukupolven tarpeettoman, energiaa tuhlaavan kitkan. Toisin kuin akustinen kavitaatio, hydrodynaaminen kavitaatio käyttää roottori-staattori- tai suutinjärjestelmiä kavitaatioiden tuottamiseen. 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 kyseisen 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 hallita ja säätää helpommin, 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 keskeytymiseen ja työvoimavaltaiseen puhdistukseen.
- Pystyy käsittelemään melkein kaikkia materiaaleja: Vaikka Venturi-suuttimella ja muilla hydrodynaamisilla virtausreaktoreilla on vaikeuksia käsitellä kiinteitä aineita ja erityisesti hankaavia materiaaleja, ultraäänikavitaattorit voivat käsitellä luotettavasti melkein minkä tahansa tyyppisiä materiaaleja. Ultraäänikavitaatioreaktorit voivat homogenisoida jopa suuria kiinteitä kuormia, hankaavia hiukkasia ja kuitumateriaaleja tukkeutumatta.
- Parempi stabiilisuus: Akustinen kavitaatio on yleensä vakaampi kuin hydrodynaaminen kavitaatio, koska akustisen kavitaatiossa syntyvät 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 nestemekaniikkasovelluksiin.
Kaiken kaikkiaan akustinen kavitaatio tarjoaa paremman hallinnan, tehokkuuden, vakauden ja monipuolisuuden verrattuna hydrodynaamiseen kavitaatioon, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen tekniikan lukuisiin teollisiin sovelluksiin.
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 helppo käyttö mahdollistavat ultraäänikavitaattoreiden sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänikavitaattorit käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on uusinta tekniikkaa ja käyttäjäystävällisyyttä. Tietenkin Hielscherin ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Miksi Hielscher Ultrasonics?
- korkea hyötysuhde
- Uusi tekniikka
- luotettavuus & kestävyys
- erä & linjassa
- mille tahansa tilavuudelle – pienistä injektiopulloista rekkakuormiin tunnissa
- Tieteellisesti todistettu
- älykkäät ohjelmistot
- älykkäät ominaisuudet (esim. dataprotokolla)
- CIP (clean-in-place)
- yksinkertainen ja turvallinen toiminta
- helppo asentaa, vähän huoltoa
- taloudellisesti hyödyllinen (vähemmän työvoimaa, käsittelyaikaa, energiaa)
Jos olet kiinnostunut ultraäänikavitaatiotekniikasta, prosesseista ja käyttövalmiista ultraäänikavitaattorijärjestelmistä, ota meihin yhteyttä. Pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme keskustelee mielellään hakemuksestasi kanssasi!
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 - 150L | 3-15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- 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 korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.