Cavitation acoustique et 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 pourrait-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, qui est le processus de croissance et d'effondrement de 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 étranglement 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 par cavitation 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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Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.

Cavitation ultrasonique à la sonde cascatrode de l'ultrasoniseur 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 taille très petite (émulsification). L'effet cavitationnel fait des homogénéisateurs à ultrasons Hielscher un moyen très efficace pour la dispersion, l'homogénéisation, l'émulsification et l'extraction. Hielscher Ultrasons fabrique des sondes ultrasoniques de 50 Watts à 16000 Watts pour couvrir les processus d'ultrasons 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 ultrasoniseur à sonde pour votre processus de 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 plus faible que dans le cas de la cavitation hydrodynamique. Par conséquent, les cavitateurs et les réacteurs à cavitation à base d'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-ultrasons évite la création de frottements inutiles. La sonde à ultrasons oscille perpendiculairement, ce qui empêche la génération de frottements inutiles et coûteux en énergie. Contrairement à la cavitation acoustique, la cavitation hydrodynamique utilise des systèmes de rotor-stator ou de buse pour générer la cavitation. Les deux techniques – rotor-stators et buses – provoquent des frottements car le moteur doit entraîner de grandes pièces mécaniques. Si des études revendiquent l'efficacité énergétique des cavitations hydrodynamiques, elles ne prennent en compte 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 friction, 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 exigeant en main-d'œuvre.
  3. Peut traiter presque tous les matériaux : Alors qu'une buse Venturi et d'autres réacteurs à écoulement hydrodynamique ont des difficultés à traiter les solides et surtout 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 inégaux ou instables.
  5. Une plus grande polyvalence : La cavitation acoustique / ultrasonique peut être utilisée dans un large éventail 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 le contrôle des flux et les applications de mécanique des fluides.
    Dans l'ensemble, 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 Ultrasons vous propose une variété de sondes à ultrasons et de réacteurs à cavitation de qualité industrielle. Tous les ultrasons et réacteurs de cavitation Hielscher sont conçus pour des applications de haute intensité et un fonctionnement 24 heures sur 24, 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 harmonieuse de nos cavitateurs à ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les cavitateurs à ultrasons Hielscher.

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 convivialité. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

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

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des 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 ultrasonore / acoustique dans l'eau - générée par le Hielscher UIP1000. La cavitation ultrasonique est utilisée pour de nombreuses applications liquides.

Cavitation ultrasonique dans les liquides à l'aide de l'UIP1000

Vignette vidéo

Littérature / Références


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

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.


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