Ultrahangos szarvak vagy szondák széles körben használják a sokágy folyékony feldolgozási alkalmazások, beleértve a homogenizálás, szórás, nedves marás, emulgeálás, extrakció, szétesés, feloldására, és a levegőztetés. Ismerje meg az alapokat ultrahangos szarvak, ultrahangos szondák és azok alkalmazásait.

Ultrahangos kürt vs ultrahangos szonda

Gyakran előfordul, hogy az ultrahangos kürt és a szonda kifejezést szinonimaként használják, és utalnak az ultrahangos rúdra, amely továbbítja az ultrahang hullámokat a folyadékba. Egyéb kifejezések, amelyek az ultrahangos szonda akusztikus kürt, összehegeszthetősége, akusztikus waveguide, vagy ultrahangos ujját. Azonban technikailag van különbség egy ultrahangos kürt és egy ultrahangos szonda között.
Mind a kürt, mind a szonda, az úgynevezett szonda típusú ultrasonicator részeire utal. Az ultrahangos kürt az ultrahangos jelátalakító fém része, amely izgatott lesz a piezoelektromosan generált rezgéseken keresztül. Az ultrahangos kürt rezeg egy bizonyos frekvencián, pl. 20kHz, ami azt jelenti, 20.000 rezgésmásodpercenként. Titán az előnyben részesített anyag a gyártás ultrahangos szarvak miatt kiváló akusztikus átviteli tulajdonságai, a robusztus fáradtság erejét, és a felületi keménység.

Az ultrahangos szonda is nevezik sonotrode vagy ultrahangos ujját. Ez egy fém rúd, leggyakrabban titánból készült, és az ultrahangos kürthöz fűzve. Az ultrahangos szonda elengedhetetlen része az ultrahangos processzor, amely továbbítja az ultrahang hullámok a sonicated közeg. Ultrahangos szondák / összehegeszthetősége különböző formájú (pl. kúpos, hegyű, kúpos, vagy Cascatrode) áll rendelkezésre. Míg a titán a leggyakrabban használt anyag ultrahangos szondák, vannak is összehegeszthetősége készült rozsdamentes acél, kerámia, üveg és egyéb anyagok állnak rendelkezésre.

Mivel az ultrahangos kürt és a szonda állandó tömörítés vagy feszültség alatt áll a szonikálás során, a kürt és a szonda anyagkiválasztása döntő fontosságú. Kiváló minőségű titán ötvözet (grade 5) tartják a legmegbízhatóbb, tartós és hatékony fém, hogy ellenálljon a stressz, fenntartani a magas amplitúdóhosszú ideig, és továbbítja az akusztikai és mechanikai tulajdonságait.

Nagy teljesítményű ultrasonicators többnyire a frekvencia tartományban 20-30kHz. A 20 kHz-es, az ultrahangos szonda általában egy fél hullámhosszú hosszú rezonáns rúd, amely folyamatosan bővül, és szerződő 20.000-szer másodpercenként. A tágulási és összehúzódási mozgások nagy teljesítményű ultrahangként kerülnek a technológiai közegbe, azaz folyadékba vagy hígtrágyaba, hogy olyan alkalmazásokat teljesítsenek, mint

• ultrahangos nagy nyíró keverés
• ultrahangos nedves őrléssel
• a nanorészecskék ultrahangos diszperziója
• Ultrahangos Nano-emulgeálás
• Ultrahangos kitermelése
• Ultrahangos Disintegration
• ultrahangos sejtzavar és lezis
• ultrahangos gáztalanítás és levegőztetés
• sono-kémia (sono-szintézis, sono-katalizálva)

Hogyan működik a Teljesítmény ultrahang? – Az akusztikus kavitáció működési elve

A nagy teljesítményű ultrahangos alkalmazás, mint a homogenizálás, részecskeméret csökkentése, szétesés vagy nano-diszperziók, nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahang által generált ultrahang jelátalakító és továbbított ultrahangos kürt és szonda (összehegeszthetősége) egy folyadékba. Nagy teljesítményű ultrahang tekinthető ultrahang tartományban 16-30kHz. Az ultrahang szonda kitágul és összehúzódik pl. 20 kHz-en, így másodpercenként 20 000 rezgést továbbít a közegbe. Amikor az ultrahangos hullámok áthaladnak a folyadékon, váltakozó nagynyomású (kompressziós) / alacsony nyomású (rarefaction / expansion) ciklusok létre perc üregek (vákuum buborékok), amelyek nőnek több nyomás ciklusok. A folyadék és a buborékok kompressziós fázisában a nyomás pozitív, míg a rarefaction fázis vákuumot (negatív nyomást) hoz létre. A kompressziós-tágulási ciklusok során a folyadék üregei addig nőnek, amíg el nem érik a méretet, amelyen nem képesek további energiát elnyelni. Ezen a ponton, akkor összeomlik erőszakosan. Ezeknek az üregeknek az implóziója különböző rendkívül energikus hatásokat eredményez, amelyeket az akusztikus / ultrahangos kavitáció jelenségének neveznek. Akusztikus kavitáció jellemzi sokoldalú rendkívül energikus hatások, amelyek hatással folyadékok, szilárd / folyékony rendszerek, valamint a gáz / folyadék rendszerek. Az energia-sűrű zóna vagy kavitációs zóna ismert úgynevezett hot-spot zóna, amely a legtöbb energia-sűrű közvetlen közelében az ultrahangos szonda, és csökken a növekvő távolság a összehegeszthetősége. Az ultrahangos kavitáció fő jellemzői közé tartozik a helyileg előforduló nagyon magas hőmérséklet és nyomás és a megfelelő különbségek, turbulenciák, és a folyékony streaming. Az ultrahangos üregek implóziója során ultrahangos forró pontokban, 5000 Kelvin hőmérsékletig, akár 200 atmoszféráig és folyékony fúvókákig, akár 1000 km / h-ig. Ezek a kiemelkedő energia-intenzív feltételek hozzájárulnak a sonomechanical és sonochemical hatások, amelyek fokozzák a folyamatokat és a kémiai reakciók különböző módokon.
A fő hatása hozzákeverésével folyadékok és iszapok a következők:

• Nagy nyíró: Az ultrahangos nagy nyíróerők megzavarják a folyadékokat és a folyadékszilárd rendszereket, amelyek intenzív keverést, homogenizációt és tömegátvitelt okoznak.
• Hatása: Folyékony fúvókák és streaming által generált ultrahangos kavitáció felgyorsítja szilárd folyadékok, ami később interparticluar ütközés. Amikor a részecskék nagyon nagy sebességgel ütköznek, erodálódiknak, összetörnek és finomra őrlődnek és szétszóródnak, gyakran nanoméretre. Biológiai anyagok, mint például növényi anyagok, a nagy sebességű folyékony fúvókák és váltakozó nyomásciklusok megzavarják a sejtfalakat, és felszabadítják az intracelluláris anyagot. Ez a bioaktív vegyületek rendkívül hatékony kivonását és a biológiai anyagok homogén keverését eredményezi.
• Izgatottság: Hozzákeverésével okoz intenzív turbulenciák, nyíró erők és a mikro-mozgás a folyadék vagy hígtrágya. Ezáltal a szonikálás mindig fokozza a tömeges átvitelt, és felgyorsítja ezáltal a reakciókat és folyamatokat.

Ultrahangos homogenizátorok és a nagy nyíró keverők használják szinte minden feldolgozóipar, hogy működik a folyadékok vagy iszapok. Az intenzív ultrahangos kavitációs erők intenzív keverést, nyírást, részecsketörést és tömeges átvitelt hoznak létre. Ezáltal a folyadékokat homogenizálják, diszpergálják, emulgeálják, kivonják, feloldják és/vagy kémiai reakciókat váltanak ki. Általános, hozzákeverésével egy folyamat intenzívebbé módszer, amely növeli a hozamot, javítja a konverziós arány, és hatékonyabbá teszi a folyamatokat.
Közös ultrahangos alkalmazások az iparban elterjedt számos ága az élelmiszer & pharma, finom kémia, energia & petrolkémia, újrahasznosítás, biofinomítók stb., és a következőket tartalmazzák:

• ultrahangos biodízel szintézis
• gyümölcslevek ultrahangos homogenizálása
• ultrahangos vakcinák gyártása
• ultrahangos Li-ion akkumulátor újrahasznosítása
• nanoanyagok ultrahangos szintézise
• Ultrahangos készítmények gyógyszerkészítmények
• a CBD ultrahangos nano-emulgeálása
• ultrahangos kitermelése növényekkel
• ultrahangos minta előkészítése laboratóriumokban
• folyadékok ultrahangos gáztalanítása
• nyersenykénti asszennálmentesítés
• és még sok más ...

Ultrahangos kürtök és szondák nagy teljesítményű alkalmazásokhoz

Hielscher Ultrasonics hosszú ideje tapasztalatok gyártója és forgalmazója a nagy teljesítményű ultrasonicators, amelyek világszerte használt nagy teljesítményű alkalmazások számos iparágban.
Ultrahangos processzorok minden méretben 50 watt 16kW eszközönként, szondák különböző méretű és formájú, ultrahangos reaktorok különböző térfogatú és geometriájú, Hielscher Ultrasonics a megfelelő berendezés beállítani az ideális ultrahangos beállítás az alkalmazás.
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi: