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.

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.

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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