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Cavitation acoustique ou hydrodynamique pour les applications de mélange

La cavitation pour le mélange et l'homogénéisation : Y a-t-il une différence entre la cavitation acoustique et la cavitation hydrodynamique ? Et pourquoi une technologie de cavitation peut-elle être meilleure pour votre procédé ?
cavitation acoustique – également connu sous le nom de cavitation ultrasonique – et la cavitation hydrodynamique sont toutes deux des formes de cavitation, c'est-à-dire le processus de croissance et d'effondrement des cavités sous vide dans un liquide. La cavitation acoustique se produit lorsqu'un liquide est soumis à des ondes ultrasonores de haute intensité, tandis que la cavitation hydrodynamique se produit lorsqu'un liquide s'écoule à travers un rétrécissement ou autour d'un obstacle (par exemple, une buse Venturi), entraînant une chute de pression et la formation de cavités de vapeur.
Les forces de cisaillement cavitationnelles sont utilisées pour l'homogénéisation, le mélange, la dispersion, l'émulsification, la perturbation des cellules ainsi que pour initier et intensifier les réactions chimiques.

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La cavitation acoustique, telle qu'illustrée ici sur l'ultrasonateur Hielscher UIP1500hdT, est utilisée pour initier et favoriser les réactions chimiques. Cavitation ultrasonique dans l'ultrasonateur Hielscher UIP1500hdT (1500W) pour les réactions sonochimiques.

Cavitation ultrasonique au niveau de la sonde cascatrode de l'ultrasonificateur UIP1000hdT (1000 watts, 20kHz) dans un réacteur en verre.

Bien que les techniques de cavitation acoustique et hydrodynamique utilisent le même phénomène et le même effet d'effondrement des bulles de cavitation, il existe une différence significative entre ces deux techniques créées soit par ultrasons, soit à l'aide de buses Venturi.

Les ultrasons intenses produisent des bulles de cavitation dans l'eau. L'effondrement ultérieur des bulles de cavitation produit un cisaillement mécanique extrême dans le liquide. Cet effet perturbe les cellules, par exemple pour l'extraction botanique, ou réduit les gouttelettes d'huile dans l'eau à une très petite taille (émulsification). L'effet de cavitation fait des homogénéisateurs ultrasoniques Hielscher un moyen très efficace de dispersion, d'homogénéisation, d'émulsification et d'extraction. Hielscher Ultrasonics fabrique des sondes ultrasoniques de 50 Watts à 16000 Watts pour couvrir les processus d'ultrasonication en laboratoire et en production à grande échelle.

Cavitation ultrasonique dans l'eau (Homogénéisateur ultrasonique 1000 Watts)

Vignette vidéo

Découvrez ici les différences entre la cavitation acoustique et la cavitation hydrodynamique et les raisons pour lesquelles vous pourriez choisir un appareil à ultrasons de type sonde pour votre procédé utilisant la cavitation :

Avantages de la cavitation acoustique par rapport à la cavitation hydrodynamique

  1. Plus efficace : La cavitation acoustique est généralement plus efficace pour produire des cavités sous vide, car l'énergie nécessaire pour produire la cavitation est généralement inférieure à celle de la cavitation hydrodynamique. Par conséquent, les cavitateurs et les réacteurs de cavitation à ultrasons sont plus efficaces sur le plan énergétique et plus économiques. Les ultrasons sont la méthode la plus économe en énergie pour produire de la cavitation. La cavitation acoustique/ultrasonique générée par les sondeurs-ultrasoniques empêche la création de frottements inutiles. La sonde à ultrasons oscille perpendiculairement, ce qui empêche la création de frottements inutiles, qui gaspillent de l'énergie. Contrairement à la cavitation acoustique, la cavitation hydrodynamique utilise des systèmes de rotor-stator ou de buses pour générer de la cavitation. Ces deux techniques – rotors-stators et buses – provoquent des frottements car le moteur doit entraîner des pièces mécaniques de grande taille. Si des études font état de l'efficacité énergétique des cavitations hydrodynamiques, elles ne prennent en considération que la puissance nominale de la technologie concernée et négligent la consommation d'énergie réelle. Ces études ne tiennent généralement pas compte de la perte d'énergie de frottement, qui est un effet indésirable bien connu des technologies de cavitation hydrodynamique.
  2. Un meilleur contrôle : La cavitation acoustique peut être plus facilement contrôlée et régulée, car l'intensité des ondes ultrasonores peut être ajustée avec précision pour produire le niveau de cavitation souhaité. En revanche, la cavitation hydrodynamique est plus difficile à contrôler, car elle dépend des caractéristiques d'écoulement du liquide et de la géométrie de la constriction ou de l'obstacle. En outre, les buses sont susceptibles de se boucher, ce qui entraîne des interruptions du processus et un nettoyage fastidieux.
  3. Peut traiter presque tous les matériaux : Alors qu'une buse Venturi et d'autres réacteurs à flux hydrodynamique ont des difficultés à traiter les solides et en particulier les matériaux abrasifs, les réacteurs à cavitation ultrasonique peuvent traiter de manière fiable presque tous les types de matériaux. Les réacteurs à cavitation ultrasonique peuvent homogénéiser même des charges solides élevées, des particules abrasives et des matériaux fibreux sans se boucher.
  4. Une plus grande stabilité : La cavitation acoustique est généralement plus stable que la cavitation hydrodynamique, car les cavités de vapeur produites par la cavitation acoustique ont tendance à être réparties plus uniformément dans le liquide. En revanche, la cavitation hydrodynamique peut produire des cavités de vapeur très localisées, ce qui peut entraîner des schémas d'écoulement irréguliers ou instables.
  5. Une plus grande polyvalence : La cavitation acoustique/ultrasonique peut être utilisée dans une large gamme d'applications, notamment l'homogénéisation, le mélange, la dispersion, l'émulsification, l'extraction, la lyse et la désintégration cellulaire, ainsi que pour la sonochimie. En revanche, la cavitation hydrodynamique est principalement conçue pour des applications de contrôle des flux et de mécanique des fluides.
    Globalement, la cavitation acoustique offre un meilleur contrôle, une plus grande efficacité, une plus grande stabilité et une plus grande polyvalence que la cavitation hydrodynamique, ce qui en fait une technique très utile pour de nombreuses applications industrielles.

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Réacteurs à cavitation ultrasonique

Hielscher Ultrasonics vous propose une variété de sondes ultrasoniques et de réacteurs de cavitation de qualité industrielle. Tous les ultrasons et réacteurs de cavitation Hielscher sont conçus pour des applications à haute intensité et un fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 à pleine charge.
Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany
Les cavitateurs à ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos cavitateurs à ultrasons dans les installations industrielles. Les cavitateurs à ultrasons Hielscher s'adaptent facilement aux conditions difficiles et aux environnements exigeants.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Pourquoi Hielscher Ultrasonics ?

  • haute efficacité
  • une technologie de pointe
  • fiabilité & robustesse
  • lot & en ligne
  • pour tous les volumes - des petites fioles aux chargements de camions par heure
  • scientifiquement prouvé
  • logiciel intelligent
  • caractéristiques intelligentes (par exemple, protocole de données)
  • CIP (clean-in-place)
  • fonctionnement simple et sûr
  • installation facile, peu d'entretien
  • économiquement avantageux (moins de main-d'œuvre, de temps de traitement, d'énergie)

Si vous êtes intéressé par la technique de cavitation ultrasonique, les procédés et les systèmes de cavitation ultrasonique prêts à l'emploi, n'hésitez pas à nous contacter. Notre personnel expérimenté se fera un plaisir de discuter de votre application avec vous !

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Volume du lot Débit Dispositifs recommandés
1 à 500mL 10 à 200mL/min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 à 20L 0.2 à 4L/min UIP2000hdT
10 à 100L 2 à 10L/min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n.d. 10 à 100L/min UIP16000
n.d. plus grande groupe de UIP16000

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Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés dans les laboratoires, les paillasses, les installations pilotes et les procédés industriels.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance pour les applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Cette vidéo montre la cavitation ultrasonique? acoustique dans l'eau - générée par le Hielscher UIP1000. La cavitation ultrasonique est utilisée pour de nombreuses applications dans les liquides.

Cavitation ultrasonique dans les liquides avec l'UIP1000

Vignette vidéo

Littérature? Références


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, de l'ultrasonateur de laboratoire compact aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.

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