אולטראסוניות קאוויטציה בנוזלים

גלים קוליים של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יוצרים קוויטציה אקוסטית בנוזלים. קביטציה גורמת להשפעות קיצוניות באופן מקומי, כגון סילונים נוזליים של עד 1000 קמ"ש, לחצים של עד 2000 אטמוספירה וטמפרטורות של עד 5000 קלווין. כוחות אולטרה-סאונד אלה משמשים ליישומי עיבוד נוזלים רבים כגון הומוגניזציה, פיזור, תחלוב, מיצוי, שיבוש תאים, כמו גם התגברות של תגובות כימיות.

עקרון העבודה של קביטציה קולית

כאשר sonicating נוזל בעצימויות גבוהות, גלי הקול להפיץ לכלי התקשורת הנוזלית לגרום לסירוגין בלחץ גבוה (דחיסה) בלחץ נמוך (דִבלוּל) מחזורי, עם שיעורי תלויים בתדירות. במהלך המחזור בלחץ נמוך, גלים קוליים בעצמה גבוהה ליצור בועות ואקום קטנות או חללים הנזילים. כאשר הבועות להשיג נפח שבו הם כבר לא יכולים לספוג אנרגיה, שהם מתמוטטים באלימות במהלך מחזור בלחץ גבוה. תופעה זו נקראת cavitation. במהלך הקריסה בטמפרטורות גבוהות מאוד (כ. 5,000K) ולחצים (בערך. 2,000atm) הם הגיעו באופן מקומי. ההתפוצצות של בועת cavitation גם תוצאות מטוסי נוזל של עד 280 / s מהירה.

בקשת מידע





בדיקות קוליות להשתמש בכוחות של cavitation אקוסטי כדי לספק ערבוב אינטנסיבי הומוגניזציה. הומונייזרים קוליים נמצאים בשימוש נרחב עבור ערבוב יעיל, פיזור, תחלוב, מיצוי, degassing ו sonochemistry.

אולטרסאונד מסוג בדיקה כגון UP400St השתמש בעקרון העבודה של קוויטציה אקוסטית.

cavitation אקוסטי או קולי: צמיחת בועה וקריסה פנימה

קוויטציה אקוסטית (שנוצרת על ידי אולטרסאונד כוח) יוצרת מצבים קיצוניים מקומיים, מה שמכונה השפעות סונומכניות וסונוכימיות. בשל השפעות אלה, סוניקציה מקדמת תגובות כימיות המובילות לתפוקות גבוהות יותר, מהירות תגובה מהירה יותר, מסלולים חדשים ויעילות כוללת משופרת.

 
 
 

וידאו זה מראה את הultrasonicator UP400S (400W) הפקת כיפוציה אקוסטית במים.

ויטבציה אולטרה סאונד במים באמצעות UP400S

תמונה ממוזערת של וידאו

 

יישומים עיקריים של Ultrasonicators באמצעות Cavitation אקוסטי

אולטרסוניקטורים מסוג בדיקה, הידועים גם בשם בדיקות קוליות, מייצרים ביעילות קוויטציה אקוסטית אינטנסיבית בנוזלים. לכן, הם נמצאים בשימוש נרחב ביישומים שונים על פני תעשיות שונות. חלק מהיישומים החשובים ביותר של קוויטציה אקוסטית הנוצרת על ידי אולטרסאונד מסוג בדיקה כוללים:
 

ויטאציה רבת עוצמה בהיאלשר קקטרודה

Cavitation קולי רב עוצמה ב Hielscher Ultrasonic Cascatrode

  1. הומוגניזציה: בדיקות קוליות יכולות ליצור קוויטציה אינטנסיבית, המאופיינת כשדה צפוף אנרגיה של כוחות רטט וגזירה. כוחות אלה מספקים ערבוב, מיזוג והפחתת גודל חלקיקים מצוינים. הומוגניזציה קולית מייצרת מתלים מעורבים באופן אחיד. לכן, סוניקציה משמשת לייצור השעיה קולואידית הומוגנית עם עקומות הפצה צרות.
  2. פיזור ננו-חלקיקים: אולטרסאונד משמש לפיזור, deagglomeration וכרסום רטוב של ננו-חלקיקים. גלי אולטרסאונד בתדר נמוך יכולים ליצור קוויטציה משפיעה, אשר מפרקת אגלומרטים ומקטינה את גודל החלקיקים. בפרט, הגזירה הגבוהה של סילוני הנוזל מאיצה חלקיקים בנוזל, אשר מתנגשים זה בזה (התנגשות בין-חלקית) כך שהחלקיקים כתוצאה מכך נשברים ונשחקים. התוצאה היא פיזור אחיד ויציב של חלקיקים המונעים שיקוע. זה חיוני בתחומים שונים, כולל ננוטכנולוגיה, מדעי החומרים ותרופות.
  3. תחליב וערבוב: אולטרסאונד מסוג בדיקה משמשים ליצירת תחליבים וערבוב נוזלים. האנרגיה העל-קולית גורמת לקוויטציה, להיווצרות וקריסה של בועות מיקרוסקופיות, המייצרות כוחות גזירה מקומיים אינטנסיביים. תהליך זה מסייע בתחליב נוזלים בלתי ניתנים לערבוב, ומייצר תחליבים יציבים ומפוזרים דק.
  4. חילוץ: בשל כוחות גזירה קוויטציוניים, אולטרה-סאונד יעיל מאוד בשיבוש מבנים תאיים ובשיפור העברת המסה בין מוצק לנוזל. לכן, מיצוי קולי נמצא בשימוש נרחב כדי לשחרר חומר תאיים כגון תרכובות ביו-אקטיביות לייצור תמציות בוטניות באיכות גבוהה.
  5. פירוק גזים ואוורור: אולטרסאונד מסוג בדיקה משמש להסרת בועות גז או גזים מומסים מנוזלים. היישום של cavitation קולי מקדם את ההתלכדות של בועות גז, כך שהם גדלים לצוף אל החלק העליון של הנוזל. cavitation קולי עושה degasification הליך מהיר ויעיל. זה בעל ערך בתעשיות שונות, כגון צבעים, נוזלים הידראוליים, או עיבוד מזון ומשקאות, שבו נוכחות של גזים יכולה להשפיע לרעה על איכות המוצר ויציבותו.
  6. סונוקטליזה: בדיקות קוליות יכולות לשמש עבור sonocatalysis, תהליך המשלב cavitation אקוסטי עם זרזים כדי לשפר תגובות כימיות. הקוויטציה הנוצרת על ידי גלים על-קוליים משפרת את העברת המסה, מגבירה את קצב התגובה ומקדמת ייצור רדיקלים חופשיים, מה שמוביל לטרנספורמציות כימיות יעילות וסלקטיביות יותר.
  7. הכנת המדגם: אולטרסאונד מסוג בדיקה משמש בדרך כלל במעבדות להכנת דגימה. הם משמשים כדי הומוגניזציה, פירוק וחילוץ דגימות ביולוגיות, כגון תאים, רקמות ווירוסים. האנרגיה העל-קולית הנוצרת על ידי הגשושית משבשת את קרום התא, משחררת תוכן תאי ומקלה על ניתוח נוסף.
  8. התפוררות ושיבוש תאים: אולטרסאונד מסוג בדיקה משמש כדי לפרק ולשבש תאים ורקמות למטרות שונות, כגון מיצוי של רכיבים תוך תאיים, השבתה מיקרוביאלית, או הכנת דגימה לניתוח. הגלים העל-קוליים בעוצמה גבוהה והקוויטציה הנוצרת כתוצאה מכך גורמים ללחץ מכני ולכוחות גזירה, וכתוצאה מכך להתפוררות מבני התא. במחקר ביולוגי ובאבחון רפואי, אולטרסאונד מסוג בדיקה משמש לליזה של תאים, תהליך של שבירת תאים פתוחים כדי לשחרר את המרכיבים התוך-תאיים שלהם. אנרגיה על-קולית משבשת את דפנות התא, הממברנות והאברונים, ומאפשרת מיצוי חלבונים, דנ"א, רנ"א ומרכיבי תאים אחרים.

 
אלה הם חלק מהיישומים העיקריים של אולטרסאונד מסוג גשושית, אך לטכנולוגיה יש מגוון רחב עוד יותר של שימושים אחרים, כולל סונוכימיה, הפחתת גודל חלקיקים (כרסום רטוב), סינתזת חלקיקים מלמטה למעלה, וסינתזה סונו-סינתזה של חומרים כימיים בתעשיות שונות כגון תרופות, עיבוד מזון, ביוטכנולוגיה ומדעי הסביבה.

 

פילינג גרפן אולטרה סאונד במים

רצף מהיר (מ-a עד f) של פריימים הממחישים פילינג סונו-מכני של פתית גרפיט במים באמצעות UP200S, אולטרה-סאונד 200W עם סונוטרודה 3 מ"מ. חצים מראים את מקומם של חלקיקים מתפצלים עם בועות קוויטציה החודרות לפיצול.
© צורנינה ואח' 2020

קוויטציה אקוסטית כפי שמוצג כאן ב- Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT משמשת ליזום ולקדם תגובות כימיות. קולי cavitation ב Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator עבור תגובות סונוכימיות.

קוויטציה קולית בגשושית אשד של האולטרה-סוניקטור UIP1000hdT (1000 וואט, 20 קילוהרץ) בכור זכוכית.

וידאו של קביטציה אקוסטית בנוזל

הסרטון הבא מדגים קוויטציה אקוסטית במפל של UIP1000hdT האולטרה-סוני בעמוד זכוכית מלא מים. עמוד הזכוכית מואר מלמטה באור אדום על מנת לשפר את ההדמיה של בועות הקוויטציה.

סרטון זה מציג cavitation קולי / אקוסטי במים - שנוצר על ידי Hielscher UIP1000. קוויטציה קולית משמשת ליישומים נוזליים רבים כגון הומוגניזציה, פיזור, תחלוב, מיצוי, degassing ותגובות סונוכימיות.

ויטבציה אולטרא סאונד בנוזלים באמצעות הUIP1000

תמונה ממוזערת של וידאו

 

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף על מעבדים קוליים לייצור cavitation אקוסטי, יישומים ומחירים. נשמח לדון איתך בתהליך שלך ולהציע לך מערכת קוויטציה קולית העונה על הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
10 עד 2000mL 20 עד 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000
homogenizers גבוה גזרה גבוהה אולטרה סאונד משמשים במעבדה, ספסל העליון, פיילוט ועיבוד תעשייתי.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.



ספרות/הפניות


אולטרסוניקה ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים של Hielscher מכסה את הספקטרום המלא מן ultrasonicator המעבדה קומפקטית על יחידות ספסל העליון למערכות אולטראסאונד תעשייתי מלא.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.


נשמח לדון בתהליך שלך.

בואו ניצור קשר.