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.
Contexte
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.
Vidéo
La vidéo (Télécharger, 1.69MB, MPEG1-Codec) à gauche montre une sonotrode dans un tube de verre, qui est rempli avec de l'eau. La forte amplitude généré par le UIP2000hd processeur à ultrasons induit des bulles de cavitation. La lumière rouge à partir de la partie inférieure du tube fait le vide des bulles visibles. Le diamètre réel du tube est d'environ 150 mm. L'installation dans un récipient d'écoulement est comparable à celui de la vidéo. La pénétration du liquide par la cavitation est très visible. Pour télécharger la vidéo, s'il vous plaît cliquer sur l'image à droite.
Application
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.
Littérature
Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4ème Ed. Wiley J. & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.