Teljesítmény ultrahang alkalmazása ultrahangos szarvakkal
Az ultrahangos szarvakat vagy szondákat széles körben használják sokrétű folyadékfeldolgozási alkalmazásokhoz, beleértve a homogenizálást, diszpergálást, nedves őrlést, emulgeálást, extrakciót, szétesést, feloldást és levegőztetést. Ismerje meg az ultrahangos szarvak, ultrahangos szondák és alkalmazásuk alapjait.
Ultrahangos kürt vs ultrahangos szonda
Gyakran előfordul, hogy az ultrahangos kürt és a szonda kifejezést felcserélhetően használják, és az ultrahangos rúdra utalnak, amely az ultrahanghullámokat a folyadékba továbbítja. Az ultrahangos szondához használt egyéb kifejezések az akusztikus kürt, a sonotrode, az akusztikus hullámvezető vagy az ultrahangos ujj. Technikailag azonban különbség van az ultrahangos kürt és az ultrahangos szonda között.
Mind a kürt, mind a szonda az úgynevezett szonda típusú ultrahangos készülék részeire utal. Az ultrahangos kürt az ultrahangos jelátalakító fém része, amely piezoelektromosan generált rezgéseken keresztül gerjesztődik. Az ultrahangos kürt egy bizonyos frekvencián rezeg, pl. 20kHz, ami másodpercenként 20 000 rezgést jelent. A titán az ultrahangos kürtök gyártásának előnyös anyaga kiváló akusztikus átviteli tulajdonságai, robusztus fáradási szilárdsága és felületi keménysége miatt.
Az ultrahangos szondát sonotrode-nak vagy ultrahangos ujjnak is nevezik. Ez egy fémrúd, leggyakrabban titánból készült, és az ultrahangos kürthöz van menetes. Az ultrahangos szonda az ultrahangos processzor lényeges része, amely továbbítja az ultrahanghullámokat az ultrahangos közegbe. Ultrahangos szondák / sonotrodes különböző formákban (pl. kúpos, hegyes, kúpos, vagy Cascatrode) állnak rendelkezésre. Míg a titán a leggyakrabban használt anyag ultrahangos szondákhoz, rozsdamentes acélból, kerámiából, üvegből és más anyagokból készült sonotrode is rendelkezésre áll.
Mivel az ultrahangos kürt és a szonda állandó tömörítés vagy feszültség alatt áll az ultrahangos kezelés során, a kürt és a szonda anyagválasztása döntő fontosságú. A kiváló minőségű titánötvözetet (Grade 5) tekintik a legmegbízhatóbb, legtartósabb és leghatékonyabb fémnek, amely ellenáll a stressznek, hosszú ideig fenntartja a nagy amplitúdókat, és továbbítja az akusztikai és mechanikai tulajdonságokat.

Ultrahangos jelátalakító UIP2000hdT ultrahangos kürttel, erősítővel és szondával (sonotrode)
- ultrahangos nagy nyíróképességű keverés
- ultrahangos nedves marás
- nanorészecskék ultrahangos diszperziója
- ultrahangos nano-emulgeálás
- ultrahangos extrakció
- ultrahangos szétesés
- ultrahangos sejtzavar és lízis
- ultrahangos gáztalanítás és levegőztetés
- Sono-kémia (Sono-szintézis, Sono-katalízis)
Hogyan működik a Power Ultrahang? – Az akusztikus kavitáció működési elve
Nagy teljesítményű ultrahangos alkalmazáshoz, például homogenizáláshoz, részecskeméret-csökkentéshez, széteséshez vagy nano-diszperziókhoz, nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahangot generál egy ultrahang-átalakító, és ultrahangos kürt és szonda (sonotrode) továbbítja folyadékba. A nagy teljesítményű ultrahangot ultrahangnak tekintik 16-30 kHz tartományban. Az ultrahangos szonda kitágul és összehúzódik pl. 20 kHz-en, ezáltal másodpercenként 20 000 rezgést továbbít a közegbe. Amikor az ultrahangos hullámok áthaladnak a folyadékon, váltakozó nagynyomású (kompressziós) / alacsony nyomású (ritka / tágulás) ciklusok apró üregeket (vákuumbuborékokat) hoznak létre, amelyek több nyomásciklus alatt nőnek. A folyadék és a buborékok kompressziós fázisában a nyomás pozitív, míg a ritka fázis vákuumot (negatív nyomást) hoz létre. A kompressziós-tágulási ciklusok során a folyadék üregei addig nőnek, amíg el nem érik azt a méretet, amelynél nem képesek további energiát elnyelni. Ezen a ponton hevesen összeomlanak. Ezeknek az üregeknek az implóziója különféle nagy energiájú hatásokat eredményez, amelyeket akusztikus / ultrahangos kavitáció jelenségének neveznek. Az akusztikus kavitációt sokrétű, nagy energiájú hatások jellemzik, amelyek folyadékokra, szilárd / folyékony rendszerekre, valamint gáz / folyadék rendszerekre hatnak. Az energia-sűrű zóna vagy kavitációs zóna úgynevezett hot-spot zóna, amely az ultrahangos szonda közvetlen közelében a leginkább energiasűrű, és a sonotrode növekvő távolságával csökken. Az ultrahangos kavitáció fő jellemzői közé tartoznak a helyileg előforduló nagyon magas hőmérsékletek és nyomások, valamint a megfelelő különbségek, turbulenciák és folyadékáramlás. Az ultrahangos forró pontokban az ultrahangos üregek implóziója során akár 5000 Kelvin hőmérséklet, akár 200 atmoszféra nyomása és akár 1000 km / h folyadéksugarak is mérhetők. Ezek a kiemelkedő energiaintenzív körülmények hozzájárulnak a szonomechanikai és szonokémiai hatásokhoz, amelyek különböző módon fokozzák a folyamatokat és a kémiai reakciókat.
Az ultrahangos kezelés folyadékokra és szuszpenziókra gyakorolt fő hatása a következő:
- Nagy nyírás: Az ultrahangos nagy nyíróerők megzavarják a folyadékokat és a folyadék-szilárd rendszereket, ami intenzív keverést, homogenizációt és tömegátadást okoz.
- Ütközik: Az ultrahangos kavitáció által generált folyékony fúvókák és áramlás felgyorsítja a folyadékokban lévő szilárd anyagokat, ami később interpartikuláris ütközéshez vezet. Amikor a részecskék nagyon nagy sebességgel ütköznek, erodálódnak, összetörnek, és finomra őrölődnek és diszpergálódnak, gyakran nanoméretig. A biológiai anyagok, például a növényi anyagok esetében a nagy sebességű folyadéksugarak és a váltakozó nyomásciklusok megzavarják a sejtfalakat és felszabadítják az intracelluláris anyagot. Ez a bioaktív vegyületek rendkívül hatékony extrakcióját és a biológiai anyagok homogén keverését eredményezi.
- Agitáció: Az ultrahangos kezelés intenzív turbulenciákat, nyíróerőket és mikromozgást okoz a folyadékban vagy a szuszpenzióban. Ezáltal az ultrahangos kezelés mindig fokozza a tömegátadást, és ezáltal felgyorsítja a reakciókat és folyamatokat.
Az ipar közös ultrahangos alkalmazásai az élelmiszer számos ágában elterjedtek & gyógyszeripar, finomkémia, energia & petrolkémia, újrahasznosítás, biofinomítók stb., és magukban foglalják a következőket:
- ultrahangos biodízel szintézis
- gyümölcslevek ultrahangos homogenizálása
- vakcinák ultrahangos előállítása
- ultrahangos Li-ion akkumulátor újrahasznosítás
- nanoanyagok ultrahangos szintézise
- gyógyszerek ultrahangos formulációja
- a CBD ultrahangos nano-emulgeálása
- botanikai anyagok ultrahangos extrakciója
- ultrahangos minta előkészítése laboratóriumokban
- folyadékok ultrahangos gáztalanítása
- nyers ultrahangos kéntelenítése
- és még sok más ...
Ultrahangos kürtök és szondák nagy teljesítményű alkalmazásokhoz
A Hielscher Ultrasonics hosszú távú tapasztalatok gyártója és forgalmazója nagy teljesítményű ultrahangos készülékek, amelyeket világszerte használnak nagy teherbírású alkalmazásokhoz számos iparágban.
Az ultrahangos processzorok minden méretben 50 watttól 16kW-ig eszközönként, különböző méretű és formájú szondák, különböző térfogatú és geometriájú ultrahangos reaktorok, Hielscher Ultrasonics rendelkezik a megfelelő felszereléssel az ideális ultrahangos beállítás konfigurálásához az Ön alkalmazásához.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
---|---|---|
1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom / Hivatkozások
- Kenneth S. Suslick, Yuri Didenko, Ming M. Fang, Taeghwan Hyeon, Kenneth J. Kolbeck, William B. McNamara, Millan M. Mdleleni, Mike Wong (1999): Acoustic Cavitation and Its Chemical Consequences. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 357, Issue 1751, 1999. 335-353.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.