अल्ट्रासोनिक Cavitation तरल पदार्थ में

उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड की अल्ट्रासोनिक तरंगें तरल पदार्थ में ध्वनिक गुहिकायन उत्पन्न करती हैं। कैविटेशन स्थानीय स्तर पर चरम प्रभाव का कारण बनता है, जैसे कि 1000 किमी / घंटा तक के तरल जेट, 2000 एटीएम तक का दबाव और 5000 केल्विन तक का तापमान। इन अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न बलों का उपयोग कई तरल प्रसंस्करण अनुप्रयोगों जैसे कि होमोजेनाइजेशन, फैलाव, पायसीकरण, निष्कर्षण, सेल व्यवधान के साथ-साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की तीव्रता के लिए किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का कार्य सिद्धांत

जब उच्च तीव्रता में तरल पदार्थ sonicating, ध्वनि तरंगों है कि तरल मीडिया में प्रचार, उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (विरलीकरण) चक्र बारी आवृत्ति के आधार पर दरों के साथ होती है। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक तरंगों छोटे निर्वात बुलबुले या तरल में रिक्तियों पैदा करते हैं। बुलबुले एक मात्रा है, जिस पर वे अब ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं प्राप्त है, वे एक उच्च दबाव चक्र के दौरान हिंसक पतन। इस घटना गुहिकायन कहा जाता है। विविधता बहुत उच्च तापमान (लगभग। 5,000K) और दबाव के दौरान (लगभग। 2,000atm) स्थानीय स्तर पर पहुंचा जा सकता है। गुहिकायन बुलबुले की विविधता भी अप करने के लिए 280m / s वेग का तरल जेट विमानों में परिणाम है।

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अल्ट्रासोनिक जांच तीव्र मिश्रण और समरूपीकरण प्रदान करने के लिए ध्वनिक गुहिकायन के बलों का उपयोग करती है। अल्ट्रासोनिक होमोग्नीज़र का व्यापक रूप से कुशल सम्मिश्रण, फैलाव, इमलाइजिंग, निष्कर्षण, डिगैसिंग और सोनोकेमिस्ट्री के लिए उपयोग किया जाता है।

यूपी 400 एसटी जैसे प्रोब-टाइप अल्ट्रासोनिकेटर ध्वनिक गुहिकायन के कार्य सिद्धांत का उपयोग करें।

ध्वनिक या अल्ट्रासोनिक cavitation: बुलबुला विकास और implosion

ध्वनिक cavitation (बिजली अल्ट्रासाउंड द्वारा उत्पन्न) स्थानीय रूप से चरम स्थितियों, तथाकथित sonomechanical और sonochemical प्रभाव बनाता है। इन प्रभावों के कारण, sonication रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है जिससे उच्च पैदावार, तेज प्रतिक्रिया गति, नए रास्ते और समग्र दक्षता में सुधार होता है।

 
 
 

इस वीडियो में हिल्सचर अल्ट्रासोनिकेटर UP400S (400W) पानी में ध्वनिक कैविटेशन पैदा करने से पता चलता है।

UP400S का उपयोग कर पानी में अल्ट्रासोनिक कैविशन

वीडियो थंबनेल

 

ध्वनिक गुहिकायन का उपयोग कर अल्ट्रासोनिकेटर के मुख्य अनुप्रयोग

प्रोब-टाइप अल्ट्रासोनिकेटर, जिसे अल्ट्रासोनिक प्रोब के रूप में भी जाना जाता है, कुशलता से तरल पदार्थों में तीव्र ध्वनिक गुहिकायन उत्पन्न करते हैं। इसलिए, वे विभिन्न उद्योगों में विभिन्न अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर द्वारा उत्पन्न ध्वनिक गुहिकायन के कुछ सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
 

Hielscher Cascatrode में शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक कैवटेशन

Hielscher अल्ट्रासोनिक कैस्कैट्रोड में शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक कैविटेशन

  1. होमोजेनाइजेशन: अल्ट्रासोनिक प्रोब तीव्र गुहिकायन उत्पन्न कर सकते हैं, जिसे कंपन और कतरनी बलों के ऊर्जा-घने क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। ये बल उत्कृष्ट मिश्रण, सम्मिश्रण और कण आकार में कमी प्रदान करते हैं। अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजेशन समान रूप से मिश्रित निलंबन का उत्पादन करता है। इसलिए, सोनिकेशन का उपयोग संकीर्ण वितरण वक्रों के साथ सजातीय कोलाइडल निलंबन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
  2. नैनोपार्टिकल फैलाव: अल्ट्रासोनिकेटर नैनोकणों के फैलाव, डीग्लोमरेशन और वेट-मिलिंग के लिए कार्यरत हैं। कम आवृत्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें प्रभावशाली गुहिकायन उत्पन्न कर सकती हैं, जो एग्लोमेरेट्स को तोड़ती हैं और कण आकार को कम करती हैं। विशेष रूप से तरल जेट की उच्च कतरनी तरल में कणों को तेज करती है, जो एक दूसरे से टकराते हैं (इंटरपार्टिकुलेट टकराव) ताकि कण परिणामस्वरूप टूट जाएं और नष्ट हो जाएं। इसके परिणामस्वरूप अवसादन को रोकने वाले कणों का एक समान और स्थिर वितरण होता है। यह नैनो टेक्नोलॉजी, सामग्री विज्ञान और फार्मास्यूटिकल्स सहित विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण है।
  3. पायसीकरण और मिश्रण: प्रोब-टाइप अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग इमल्शन बनाने और तरल पदार्थों को मिलाने के लिए किया जाता है। अल्ट्रासोनिक ऊर्जा गुहिकायन, सूक्ष्म बुलबुले के गठन और पतन का कारण बनती है, जो तीव्र स्थानीय कतरनी बल उत्पन्न करती है। यह प्रक्रिया स्थिर और बारीक बिखरे हुए इमल्शन का उत्पादन करते हुए, इमिसिबल तरल पदार्थों को अनुकरण करने में सहायता करती है।
  4. कुल: कैविटेशनल कतरनी बलों के कारण, अल्ट्रासोनिकेटर सेलुलर संरचनाओं को बाधित करने और ठोस और तरल के बीच द्रव्यमान हस्तांतरण में सुधार करने में अत्यधिक कुशल हैं। इसलिए, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का व्यापक रूप से उच्च गुणवत्ता वाले वनस्पति अर्क के उत्पादन के लिए बायोएक्टिव यौगिकों जैसे इंट्रासेल्युलर सामग्री को जारी करने के लिए उपयोग किया जाता है।
  5. डिगैसिंग और विघटन: प्रोब-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर तरल पदार्थ से गैस बुलबुले या घुलित गैसों को हटाने के लिए नियोजित होते हैं। अल्ट्रासोनिक गुहिकायन का आवेदन गैस बुलबुले के सहवास को बढ़ावा देता है ताकि वे तरल के शीर्ष पर बढ़ें और तैरें। अल्ट्रासोनिक गुहिकायन डिगैसिफिकेशन को एक त्वरित और कुशल प्रक्रिया बनाता है। यह विभिन्न उद्योगों में मूल्यवान है, जैसे पेंट, हाइड्रोलिक तरल पदार्थ, या खाद्य और पेय प्रसंस्करण में, जहां गैसों की उपस्थिति उत्पाद की गुणवत्ता और स्थिरता को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती है।
  6. सोनोकैटेलिसिस: अल्ट्रासोनिक जांच का उपयोग सोनोकैटलिसिस के लिए किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ाने के लिए उत्प्रेरक के साथ ध्वनिक गुहिकायन को जोड़ती है। अल्ट्रासोनिक तरंगों द्वारा उत्पन्न गुहिकायन द्रव्यमान हस्तांतरण में सुधार करता है, प्रतिक्रिया दर बढ़ाता है, और मुक्त कणों के उत्पादन को बढ़ावा देता है, जिससे अधिक कुशल और चयनात्मक रासायनिक परिवर्तन होते हैं।
  7. नमूना तैयारी: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर आमतौर पर नमूना तैयार करने के लिए प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाते हैं। उनका उपयोग जैविक नमूनों, जैसे कोशिकाओं, ऊतकों और वायरस को समरूप बनाने, अलग करने और निकालने के लिए किया जाता है। जांच द्वारा उत्पन्न अल्ट्रासोनिक ऊर्जा कोशिका झिल्ली को बाधित करती है, सेलुलर सामग्री को जारी करती है और आगे के विश्लेषण की सुविधा प्रदान करती है।
  8. विघटन और कोशिका विघटन: जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए कोशिकाओं और ऊतकों को विघटित और बाधित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि इंट्रासेल्युलर घटकों का निष्कर्षण, माइक्रोबियल निष्क्रियता, या विश्लेषण के लिए नमूना तैयार करना। उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासोनिक तरंगें और इस प्रकार उत्पन्न गुहिकायन यांत्रिक तनाव और कतरनी बलों का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका संरचनाओं का विघटन होता है। जैविक अनुसंधान और चिकित्सा निदान में, सेल लाइसिस के लिए प्रोब-टाइप अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोग किया जाता है, जो उनके इंट्रासेल्युलर घटकों को छोड़ने के लिए खुली कोशिकाओं को तोड़ने की प्रक्रिया है। अल्ट्रासोनिक ऊर्जा कोशिका भित्ति, झिल्ली और ऑर्गेनेल को बाधित करती है, जिससे प्रोटीन, डीएनए, आरएनए और अन्य सेलुलर घटकों का निष्कर्षण सक्षम होता है।

 
ये प्रोब-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर के कुछ प्रमुख अनुप्रयोग हैं, लेकिन प्रौद्योगिकी में अन्य उपयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसमें सोनोकेमिस्ट्री, कण आकार में कमी (गीला-मिलिंग), बॉटम-अप कण संश्लेषण, और फार्मास्यूटिकल्स, खाद्य प्रसंस्करण, जैव प्रौद्योगिकी और पर्यावरण विज्ञान जैसे विभिन्न उद्योगों में रासायनिक पदार्थों और सामग्रियों के सोनो-संश्लेषण शामिल हैं।

 

पानी में अल्ट्रासोनिक graphene exfoliation

फ्रेम का एक उच्च गति अनुक्रम (a से f तक) जो पानी में ग्रेफाइट फ्लेक्स के सोनो-मैकेनिकल एक्सफोलिएशन को दर्शाता है यूपी 200 एस का उपयोग करते हुए, 3-मिमी सोनोट्रोड के साथ 200 वाट अल्ट्रासोनिकेटर। तीर विभाजित को भेदने वाले गुहिकायन बुलबुले के साथ कणों को विभाजित करने की जगह दिखाते हैं।
© तायुर्निना एट अल 2020

ध्वनिक गुहिकायन जैसा कि यहां दिखाया गया है, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर UIP1500hdT का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शुरू करने और बढ़ावा देने के लिए किया जाता है। सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए Hielscher UIP1500hdT (1500W) अल्ट्रासोनिकेटर में अल्ट्रासोनिक गुहिकायन।

अल्ट्रासोनिक cavitation एक ग्लास रिएक्टर में ultrasonicator UIP1000hdT (1000 वाट, 20kHz) के cascatrode जांच पर।

तरल में ध्वनिक गुहिकायन का वीडियो

निम्नलिखित वीडियो एक पानी से भरे ग्लास कॉलम में अल्ट्रासोनिकेटर यूआईपी 1000एचडीटी के कैस्केड पर ध्वनिक गुहिकायन को दर्शाता है। गुहिकायन बुलबुले के विज़ुअलाइज़ेशन में सुधार करने के लिए कांच के स्तंभ को लाल बत्ती द्वारा नीचे से रोशन किया जाता है।

यह वीडियो पानी में अल्ट्रासोनिक / ध्वनिक गुहिकायन दिखाता है - Hielscher UIP1000 द्वारा उत्पन्न। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का उपयोग कई तरल अनुप्रयोगों जैसे होमोजेनाइजेशन, फैलाव, पायसीकरण, निष्कर्षण, डिगैसिंग और सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए किया जाता है।

यूआईपी1000 का उपयोग करके तरल पदार्थों में अल्ट्रासोनिक कैविशन

वीडियो थंबनेल

 

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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूम प्रवाह की दर अनुशंसित उपकरणों
1 से 500 एमएल 10 से 200 मील / मिनट UP100H
10 से 2000 मील 20 से 400 एमएल / मिनट UP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल 0.2 से 4 एल / मिनट UIP2000hdT
10 से 100 एल 2 से 10 एल / मिनट UIP4000hdT
एन.ए. 10 से 100 एल / मिनट UIP16000
एन.ए. बड़ा के समूह UIP16000
अल्ट्रासोनिक उच्च कतरनी homogenizers प्रयोगशाला, बेंच शीर्ष, पायलट और औद्योगिक प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है।

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक समरूपता का निर्माण करता है ।



साहित्य/संदर्भ


उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक्स! Hielscher के उत्पाद रेंज बेंच शीर्ष इकाइयों पर कॉम्पैक्ट लैब अल्ट्रासोनिकर से पूर्ण औद्योगिक अल्ट्रासोनिक सिस्टम के लिए पूर्ण स्पेक्ट्रम को शामिल किया गया ।

हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजर्स से बनाती है प्रयोगशाला सेवा मेरे औद्योगिक आकार।


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