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.
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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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- facile installazione, bassa manutenzione
- economicamente vantaggioso (meno manodopera, tempo di lavorazione, energia)
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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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Letteratura / Referenze
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Braeutigam, Patrick (2015): Degradation of Organic Micropollutants by Hydrodynamic and/or Acoustic Cavitation. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer 2015.
- Abhinav Priyadarshi, Mohammad Khavari, Tungky Subroto, Marcello Conte, Paul Prentice, Koulis Pericleous, Dmitry Eskin, John Durodola, Iakovos Tzanakis (2021): On the governing fragmentation mechanism of primary intermetallics by induced cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 70, 2021.
- Mottyll, S.; Skoda, R. (2015): Numerical 3D flow simulation of attached cavitation structures at ultrasonic horn tips and statistical evaluation of flow aggressiveness via load collectives. Journal of Physics: Conference Series, Volume 656, 9th International Symposium on Cavitation (CAV2015) 6–10 December 2015, Lausanne, Switzerland.

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