Cavitation acoustique vs cavitation hydrodynamique pour les applications de mélange

La cavitation pour le mélange et le brassage : Existe-t-il une différence entre la cavitation acoustique et la cavitation hydrodynamique ? Et pourquoi une technologie de cavitation pourrait-elle être mieux adaptée à votre procédé ?
La cavitation acoustique – également appelée cavitation ultrasonore – et la cavitation hydrodynamique sont deux formes de cavitation, c’est-à-dire le processus de croissance et d’implosion de cavités de 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 ex. une buse Venturi), ce qui provoque 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 disruption cellulaire ainsi que pour initier et intensifier des réactions chimiques.

Bien que les deux techniques, la cavitation acoustique et la cavitation hydrodynamique, reposent sur le même phénomène et le même effet d’implosion des bulles de cavitation, il existe une différence significative entre ces deux techniques, la cavitation étant générée soit par ultrasons, soit au moyen de buses Venturi.

Une sonication intense produit des bulles de cavitation dans l’eau. L’implosion de ces bulles génère ensuite un cisaillement mécanique extrême dans le liquide. Cet effet désintègre les cellules, par exemple pour l’extraction de substances végétales, ou réduit les gouttelettes d’huile dans l’eau à une très petite taille (émulsification). L’effet de cavitation fait des homogénéisateurs à ultrasons Hielscher un moyen très efficace de dispersion, d’homogénéisation, d’émulsification et d’extraction. Hielscher Ultrasonics fabrique des sondes à ultrasons de 50 watts à 16 000 watts pour couvrir les procédés de sonication en laboratoire et en production à pleine échelle.

Découvrez ici quelles différences existent entre la cavitation acoustique et la cavitation hydrodynamique, et pourquoi vous pourriez choisir un ultrasonicateur de type sonde pour votre procédé reposant sur 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 de vide, car l’énergie nécessaire pour produire la cavitation est typiquement plus faible que pour la cavitation hydrodynamique. Par conséquent, les cavitateurs et réacteurs de cavitation à ultrasons sont plus économes en énergie et plus économiques. Les ultrasons constituent la méthode la plus économe en énergie pour produire de la cavitation. La cavitation acoustique / ultrasonore générée par des ultrasonicateurs à sonde évite la création de frottements inutiles. La sonde ultrasonore oscille perpendiculairement, ce qui évite de générer des frottements inutiles qui gaspillent de l’énergie. Contrairement à la cavitation acoustique, la cavitation hydrodynamique utilise des systèmes rotor-stator ou à buses pour générer la cavitation. Ces deux techniques – rotor-stators et buses – provoquent des frottements, car le moteur doit entraîner de grandes pièces mécaniques. Lorsque des études affirment l’efficacité énergétique des cavitations hydrodynamiques, elles ne prennent en compte que la puissance nominale de la technologie concernée et négligent la puissance réellement consommée. Ces études ne tiennent généralement pas compte de la perte d’énergie par frottement, qui est un effet bien connu et indésirable des technologies de cavitation hydrodynamique.
2. Meilleur contrôle : la cavitation acoustique peut être contrôlée et régulée plus facilement, 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 du rétrécissement ou de l’obstacle. De plus, les buses sont sujettes à l’obstruction, ce qui entraîne des interruptions de procédé et un nettoyage exigeant en main-d’œuvre.
3. Traite presque tous les matériaux : alors qu’une buse Venturi et d’autres réacteurs hydrodynamiques à circulation ont des difficultés à traiter les solides et en particulier les matériaux abrasifs, les cavitateurs à ultrasons peuvent traiter de manière fiable presque tout type de matériau. Les réacteurs de cavitation à ultrasons peuvent homogénéiser même des charges élevées en solides, des particules abrasives et des matériaux fibreux sans colmatage.
4. 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 tout le liquide. En revanche, la cavitation hydrodynamique peut produire des cavités de vapeur très localisées et entraîner des profils d’écoulement irréguliers ou instables.
5. Plus grande polyvalence : la cavitation acoustique / ultrasonore 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 des applications de contrôle des écoulements et de mécanique des fluides.
   Dans l’ensemble, la cavitation acoustique offre un meilleur contrôle, une meilleure 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.

Réacteurs de cavitation à ultrasons

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Les cavitateurs à ultrasons Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur simplicité d’utilisation permettent une intégration aisée de nos cavitateurs à ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement maîtrisés par les cavitateurs à ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO qui accorde une importance particulière aux ultrasonicateurs haute performance dotés d’une technologie de pointe et d’une grande convivialité. Bien entendu, les ultrasonicateurs Hielscher sont conformes CE et répondent aux exigences UL, CSA et RoHs.

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