Cavitazione acustica e idrodinamica per applicazioni di miscelazione

Cavitazione per la miscelazione e il mescolamento: Esiste una differenza tra cavitazione acustica e idrodinamica? E perché una tecnologia di cavitazione potrebbe essere migliore per il vostro processo?
cavitazione acustica – nota anche come cavitazione ultrasonica – La cavitazione acustica e quella idrodinamica sono entrambe forme di cavitazione, ovvero il processo di crescita e collasso di cavità sotto vuoto in un liquido. La cavitazione acustica si verifica quando un liquido è sottoposto a onde di ultrasuoni ad alta intensità, mentre la cavitazione idrodinamica si verifica quando un liquido scorre attraverso una costrizione o intorno a un ostacolo (ad esempio, un ugello Venturi), causando una diminuzione della pressione e la formazione di cavità di vapore.
Le forze di taglio cavitazionali sono utilizzate per l'omogeneizzazione, la miscelazione, la dispersione, l'emulsificazione, la disgregazione delle cellule e per avviare e intensificare le reazioni chimiche.

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Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.

Cavitazione ultrasonica sulla sonda a cascata dell'ultrasuonatore UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) in un reattore di vetro.

Sebbene entrambe le tecniche di cavitazione, acustica e idrodinamica, utilizzino lo stesso fenomeno ed effetto di collasso delle bolle di cavitazione, esiste una differenza significativa tra queste due tecniche, create con ultrasuoni o utilizzando ugelli Venturi.

Gli ultrasuoni intensi producono bolle di cavitazione nell'acqua. Il successivo collasso delle bolle di cavitazione produce un taglio meccanico estremo nel liquido. Questo effetto distrugge le cellule, ad esempio per l'estrazione di prodotti botanici, o rompe le gocce d'olio in acqua fino a ridurle a dimensioni molto piccole (emulsionamento). L'effetto cavitazionale rende gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher un mezzo molto efficace per la dispersione, l'omogeneizzazione, l'emulsione e l'estrazione. Hielscher Ultrasonics produce sonde a ultrasuoni da 50 Watt a 16000 Watt per coprire i processi di ultrasuoni in laboratorio e nella produzione su larga scala.

Cavitazione a ultrasuoni in acqua (omogeneizzatore a ultrasuoni da 1000 Watt)

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Scoprite qui quali sono le differenze tra cavitazione acustica e idrodinamica e perché potreste scegliere un ultrasuonatore a sonda per il vostro processo di cavitazione:

Vantaggi della cavitazione acustica rispetto alla cavitazione idrodinamica

  1. Più efficiente: La cavitazione acustica è generalmente più efficiente nella produzione di cavità da vuoto, poiché l'energia richiesta per produrre la cavitazione è in genere inferiore a quella della cavitazione idrodinamica. Pertanto, i cavitatori e i reattori di cavitazione a ultrasuoni sono più efficienti dal punto di vista energetico ed economico. Gli ultrasuoni sono il metodo più efficiente dal punto di vista energetico per produrre cavitazione. La cavitazione acustica/ ultrasonica generata dai cavitatori a sonda impedisce la creazione di attriti inutili. La sonda a ultrasuoni oscilla perpendicolarmente, impedendo la generazione di attriti inutili e dispendiosi. A differenza della cavitazione acustica, la cavitazione idrodinamica utilizza sistemi rotore-statore o ugello per generare la cavitazione. Entrambe le tecniche – rotore-statori e ugelli – causano attrito, poiché il motore deve azionare parti meccaniche di grandi dimensioni. Gli studi che dichiarano l'efficienza energetica della cavitazione idrodinamica prendono in considerazione solo la potenza nominale della rispettiva tecnologia e trascurano il consumo effettivo di energia. Questi studi normalmente non considerano la perdita di energia di attrito, che è un effetto ben noto e indesiderato delle tecnologie di cavitazione idrodinamica.
  2. Maggiore controllo: La cavitazione acustica può essere controllata e regolata più facilmente, poiché l'intensità delle onde ultrasonore può essere regolata con precisione per produrre il livello di cavitazione desiderato. Al contrario, la cavitazione idrodinamica è più difficile da controllare, poiché dipende dalle caratteristiche del flusso del liquido e dalla geometria della costrizione o dell'ostacolo. Inoltre, gli ugelli sono inclini a intasarsi, con conseguenti interruzioni del processo e un'intensa attività di pulizia.
  3. Possono trattare quasi tutti i materiali: Mentre un ugello Venturi e altri reattori a flusso idrodinamico hanno difficoltà a gestire i solidi e soprattutto i materiali abrasivi, i cavitatori a ultrasuoni possono trattare in modo affidabile quasi tutti i tipi di materiali. I reattori a cavitazione ultrasonica possono omogeneizzare anche carichi solidi elevati, particelle abrasive e materiali fibrosi senza intasarsi.
  4. Maggiore stabilità: La cavitazione acustica è generalmente più stabile di quella idrodinamica, poiché le cavità di vapore prodotte dalla cavitazione acustica tendono a distribuirsi in modo più uniforme nel liquido. Al contrario, la cavitazione idrodinamica può produrre cavità di vapore altamente localizzate e può portare a modelli di flusso irregolari o instabili.
  5. Maggiore versatilità: La cavitazione acustica/ ultrasonica può essere utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui l'omogeneizzazione, la miscelazione, la dispersione, l'emulsificazione, l'estrazione, la lisi e la disintegrazione cellulare, nonché per la sicochimica. Al contrario, la cavitazione idrodinamica è progettata principalmente per il controllo del flusso e le applicazioni di meccanica dei fluidi.
    Nel complesso, la cavitazione acustica offre maggiore controllo, efficienza, stabilità e versatilità rispetto alla cavitazione idrodinamica, rendendola una tecnica molto utile per numerose applicazioni industriali.

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Reattori a cavitazione ultrasonica

Hielscher Ultrasonics offre una varietà di sonde a ultrasuoni e reattori di cavitazione di livello industriale. Tutti gli ultrasuonatori e i reattori di cavitazione Hielscher sono progettati per applicazioni ad alta intensità e per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a pieno carico.
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany
I cavitatori a ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e progettazione. La robustezza e la facilità di funzionamento consentono di integrare senza problemi i nostri cavitatori a ultrasuoni negli impianti industriali. I cavitatori a ultrasuoni Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.

Perché Hielscher Ultrasonics?

  • alta efficienza
  • Tecnologia all'avanguardia
  • attendibilità & robustezza
  • lotto & in linea
  • per qualsiasi volume - da piccole fiale a carichi di camion all'ora
  • Scientificamente provato
  • software intelligente
  • caratteristiche intelligenti (per esempio, protocollatura dei dati)
  • CIP (clean-in-place)
  • Funzionamento semplice e sicuro
  • facile installazione, bassa manutenzione
  • economicamente vantaggioso (meno manodopera, tempo di lavorazione, energia)

Se siete interessati alla tecnica di cavitazione a ultrasuoni, ai processi e ai sistemi di cavitazione a ultrasuoni pronti per l'uso, contattateci. Il nostro personale di lunga esperienza sarà lieto di discutere con voi della vostra applicazione!

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
Da 15 a 150L Da 3 a 15L/min UIP6000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.



Questo video mostra la cavitazione ultrasonica / acustica in acqua - generata dall'Hielscher UIP1000. La cavitazione ad ultrasuoni è utilizzata per molte applicazioni con liquidi.

Cavitazione ad ultrasuoni in liquidi utilizzando l'UIP1000

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Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.


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