Ultrasonication Saves Energy and Costs

Il passaggio dagli omogeneizzatori convenzionali, dai miscelatori idrodinamici e dai mulini agitati al trattamento cavitazionale a ultrasuoni consente di risparmiare sui costi e di rispettare l'ambiente.

A causa del recente e continuo aumento dei prezzi dell'energia, il consumo energetico ha un effetto diretto e sostanziale sui costi di lavorazione dei materiali, come ad esempio Inchiostri, rivestimenti e Biodiesel.

I dispositivi a ultrasuoni Hielscher consumano meno energia rispetto ai sistemi meccanici tradizionali e ottengono risultati di lavorazione superiori. Pertanto, il passaggio dai miscelatori a rotore-statore e dagli omogeneizzatori ad alta pressione agli ultrasuoni consente un notevole risparmio di energia elettrica. Ciò può tradursi in un sostanziale risparmio di costi nel corso degli anni.

Il calore di attrito è energia inutilizzata

I sistemi convenzionali perdono energia a causa del calore di attrito. Le pompe ad alta pressione per gli omogeneizzatori ad alta pressione, così come i miscelatori a lame ad alto taglio e i mulini a perle agitate creano un'elevata turbolenza nel liquido durante il processo. Queste turbolenze causano attrito tra le particelle di liquido e tra il liquido e le parti agitanti dell'apparecchiatura. L'attrito converte l'energia in ingresso in riscaldamento per attrito. Questa parte dell'energia in ingresso viene persa, poiché non genera alcun effetto di dispersione, omogeneizzazione o macinazione.

Come nel caso del confronto tra una lampadina tradizionale e una lampadina fluorescente, la lampadina tradizionale converte gran parte dell'energia in calore. Pertanto, richiede più energia per fornire lo stesso livello di luce.

Nel caso dei sistemi di miscelazione convenzionali, il riscaldamento per attrito rende necessaria ulteriore energia per il raffreddamento del liquido durante la lavorazione.

I dispositivi a ultrasuoni Hielscher hanno un'efficienza energetica molto elevata nella conversione dell'elettricità in cavitazione all'interno del liquido.

all'interno del liquido. L'efficienza energetica complessiva dei dispositivi industriali a ultrasuoni è di circa l'80-90% dalla presa di corrente al liquido.

(clicca sull'immagine qui sopra per ingrandire il grafico).

Inoltre, le forze cavitazionali esercitano un forte stress sulle particelle. Per questo motivo, in genere è necessaria meno energia per ottenere una buona dispersione, un'emulsione o una dimensione ridotta delle particelle. L'ultrasuonazione Hielscher crea un riscaldamento per attrito, anche se con un rapporto molto più basso rispetto alla miscelazione meccanica standard. Questo rapporto più basso si traduce in ulteriori efficienze, in quanto richiede meno energia per fornire lo stesso livello di dispersione o omogeneizzazione e, a sua volta, riduce l'energia necessaria per il raffreddamento del liquido lavorato.

Esempio: Lavorazione del biodiesel

In particolare nella lavorazione di carburanti alternativi e sostenibili, come il biodiesel, il consumo di energia e la sua conservazione sono estremamente importanti. L'elettricità utilizzata per la produzione del “green” ha un impatto diretto sull'energia complessiva del combustibile e sulle emissioni di CO₂ equilibrio.

Il grafico a destra (clicca per ingrandire) mostra un confronto tra cavitazione ultrasonica, miscelazione ad alto taglio e cavitazione idrodinamica. Utilizzando i dispositivi a ultrasuoni Hielscher per la lavorazione del biodiesel richiede circa. 1,4kWh/m³. Per ottenere un risultato analogo con la cavitazione idrodinamica a impulsi magnetici, è necessario un tempo di circa 32,0kWh/m³. La miscelazione ad alto taglio richiede circa 4,4kWh/m³. Ciò significa che la cavitazione idrodinamica a impulsi richiede circa 23 volte più energia e la miscelazione ad alto taglio circa 3 volte più energia rispetto ai dispositivi a ultrasuoni Hielscher per fornire la stessa portata.

Ciò comporta un aumento significativo dei costi annuali dell'elettricità. Si tratta di un importante fattore di costo di proprietà che deve essere valutato quando si investe in una tecnologia di lavorazione.

Il cambiamento è facile

I dispositivi a ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente testati per verificarne l'efficienza di processo su scala ridotta. In genere, i UIP1000hd (1kW) è utilizzato per lo sviluppo del processo per portate da 0,5L a 1000L all'ora. A questa scala, l'efficienza del processo può essere ottimizzata variando l'ampiezza, la pressione e la portata. Di conseguenza, si ottiene il fabbisogno energetico specifico per il processo. I dispositivi a ultrasuoni Hielscher consentono una scalabilità lineare, in modo che il fabbisogno energetico specifico rimanga costante a qualsiasi scala. In questo modo è possibile conoscere la potenza dell'apparecchiatura necessaria per qualsiasi capacità di lavorazione e il consumo annuo di elettricità.