Ultrasonic kavitaatio nesteissä
Ultraäänitut ultraäänilaitteet tuottavat kavitaatiota nesteissä. Kavitaatio aiheuttaa äärimmäisiä vaikutuksia paikallisesti, kuten nestemäisiä suihkukoneita jopa 1000 km / h, paineita jopa 2000 metriä ja lämpötiloja jopa 5000 kelvin.
Tietoja ultraäänikavitaatiosta
Kun nesteitä sonikoidaan suurilla voimakkuuksilla, nestemäiseen väliaineeseen etenevät ääni-aallot johtavat vuorotellen korkeapaine- (puristus-) ja matalapaineisia (harvinainen) syklejä, joiden nopeudet riippuvat taajuudesta. Alhaisen paineen syklin aikana suuritehoiset ultraääni-aallot muodostavat pienet tyhjökuplat tai tyhjiöt nesteeseen. Kun kuplat saavuttavat tilavuuden, jossa ne eivät enää pysty absorboimaan energiaa, ne kutistuvat voimakkaasti korkeapaineisen syklin aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Implosion aikana saavutetaan hyvin korkeita lämpötiloja (n. 5000 K) ja paineita (noin 2 000 m) paikallisesti. Kavitaatiokuplan implosio johtaa myös nestemäisiin suihkukoneisiin, joiden nopeus on jopa 280 m / s.
Akustinen kavitaatio (tehon ultraäänen tuottama) luo paikallisesti äärimmäisiä olosuhteita, niin sanottuja sonomekaanisia ja sonokemiallisia vaikutuksia. Näiden vaikutusten vuoksi sonikaatio edistää kemiallisia reaktioita, jotka johtavat suurempiin saantoihin, nopeampaan reaktionopeuteen, uusiin reitteihin ja parempaan kokonaistehokkuuteen.
Ultraäänikavitaatio ultraäänilaitteen UIP1000hdT (1000 wattia, 20 kHz) cascatrode-anturissa lasireaktorissa.
Video akustisesta kavitaatiosta
Kavitaatiosovellukset
Efektejä voidaan käyttää nesteissä monille prosesseille, esim. Sekoittamista ja sekoittamista varten, purkamista, jyrsintä ja solujen hajoamista. Erityisesti nestemäisten suihkun suuret leikkaukset aiheuttavat halkeilua hiukkasilla ja hiukkasten törmäyksissä.
Nopea sekvenssi (a: sta f: hen) kehyksiä, jotka kuvaavat grafiittihiutaleen sono-mekaanista kuorintaa vedessä käyttäen UP200S: ää, 200 W: n ultraäänilaitetta, jossa on 3 mm: n sonotrode. Nuolet osoittavat halkaisupaikan (kuorinta) kavitaatiokuplilla, jotka tunkeutuvat jakoon.
© 2020 (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses)
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
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 |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
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.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.