Cavitation dans les liquides

Les ondes ultrasoniques des ultrasons de haute intensité génèrent cavitation dans des liquides. Cavitation provoque des effets extrêmes localement, tels que des jets de liquide allant jusqu'à 1000 km / h, des pressions allant jusqu'à 2000atm et des températures allant jusqu'à 5000 degrés Kelvin.

À propos de la cavitation ultrasonique

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicator
Lorsque sonication des liquides à des intensités élevées, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide conduisent à haute pression alternée (compression) et basse pression (cycles de raréfaction), avec des taux en fonction de la fréquence. Au cours du cycle à basse pression, les ondes ultrasonores à haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Quand les bulles atteignent un volume auquel ils ne peuvent plus absorber l'énergie, ils s'effondrent violemment pendant un cycle haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation. Au cours de l'implosion des températures très élevées (environ. 5,000 K) et les pressions (environ. 2,000atm) sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation se traduit également par des jets de liquide allant jusqu'à 280 m / s vitesse.

Cavitation acoustique ou ultrasonique : croissance et implosion des bulles

La cavitation acoustique (générée par les ultrasons de puissance) crée localement des conditions extrêmes, appelées effets sonomécaniques et sonochimiques. Grâce à ces effets, la sonication favorise les réactions chimiques, ce qui permet d'obtenir des rendements plus élevés, une vitesse de réaction plus rapide, de nouvelles voies et une meilleure efficacité globale.

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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.

Vidéo sur la cavitation acoustique

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

Applications de la cavitation

Les effets peuvent être utilisés dans des liquides pour de nombreux procédés, par exemple pour le mélange et le mélange, désagglomération, fraisage et désintégration cellulaire. En particulier, le fort cisaillement des jets de liquide provoque une fissure à la surface des particules et des collisions entre les particules.

Exfoliation ultrasonique du graphène dans l'eau

Séquence d'images à grande vitesse (de a à f) illustrant l'exfoliation sono-mécanique d'un flocon de graphite dans l'eau à l'aide de l'UP200S, un ultrasoniseur de 200W avec une sonotrode de 3 mm. Les flèches montrent le lieu de la fente (exfoliation) avec les bulles de cavitation pénétrant dans la fente.
Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

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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
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000
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.



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.