Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Cavitazione ultrasonica nei liquidi

Le onde ultrasoniche di ultrasuoni ad alta intensità generano la cavitazione nei liquidi. La cavitazione provoca localmente effetti estremi, come getti di liquidi fino a 1000 km/h, pressioni fino a 2000atm e temperature fino a 5000 Kelvin.

Sfondo

Le onde ultrasoniche di ultrasuoni ad alta intensità generano la cavitazione nei liquidi.Nel caso di liquidi sonori ad alta intensità, le onde sonore che si propagano nel liquido si traducono in cicli alternati di alta (compressione) e bassa pressione (rarefazione), con frequenze variabili a seconda della frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume al quale non possono più assorbire energia, collassano violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Questo fenomeno è chiamato cavitazione. Durante l'implosione si raggiungono localmente temperature (ca. 5.000K) e pressioni (ca. 2.000atm) molto elevate. L'implosione della bolla di cavitazione produce anche getti di liquido fino a 280m/s di velocità.

Video

Cavitazione indotta da UIP2000hd Il video (scaricamento1.69MB, MPEG1-Codec) a sinistra mostra un sonotrodo in una provetta di vetro, che viene riempita d'acqua. L'elevata ampiezza generata dal metodo UIP2000hd processore ad ultrasuoni induce bolle di cavitazione. La luce rossa dal fondo del tubo rende visibili le bolle del vuoto. Il diametro effettivo del tubo è di circa 150 mm. La configurazione all'interno di un vaso a flusso è paragonabile a quella del video. La penetrazione del liquido per cavitazione è altamente visibile. Per scaricare il video, cliccare sull'immagine a destra.

Applicazione

Gli effetti possono essere utilizzati nei liquidi per molti processi, ad esempio per la miscelazione e miscelazione, deagglomerazione, Fresatura e disintegrazione delle cellule. In particolare, l'elevato taglio dei getti di liquido provoca fessure sulla superficie delle particelle e collisioni tra le particelle.

Letteratura


Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Enciclopedia della tecnologia chimica; 4° Ed. J. Wiley & Figli: New York, 1998, vol. 26, 517-541.