混合アプリケーション用の音響キャビテーションと流体力学的キャビテーション
混合とブレンドのためのキャビテーション: 音響キャビテーションと流体力学的キャビテーションに違いはありますか?そして、なぜ1つのキャビテーション技術があなたのプロセスに適しているのでしょうか?
音響キャビテーション – 超音波キャビテーションとしても知られています – 流体力学的キャビテーションはどちらもキャビテーションの形態であり、液体中の真空キャビティの成長と崩壊のプロセスです。音響キャビテーションは、液体が高強度の超音波にさらされたときに発生し、流体力学的キャビテーションは、液体が狭窄または障害物(ベンチュリノズルなど)の周りを流れ、圧力が低下し、蒸気空洞が形成される場合に発生します。
キャビテーションせん断力は、均質化、混合、分散、乳化、細胞破壊、ならびに化学反応の開始および強化に使用されます。
音響キャビテーションと流体力学的キャビテーションの間にどのような違いがあり、なぜあなたはあなたのキャビテーション駆動プロセスのためにプローブタイプの超音波装置を選択したいかもしれない理由をここで学びましょう:
流体力学的キャビテーションに対する音響キャビテーションの利点
- より効率的:音響キャビテーションは、キャビテーションを生成するために必要なエネルギーが通常、流体力学的キャビテーションよりも低いため、一般に真空キャビティを生成するのにより効率的です。したがって、超音波ベースのキャビテーターおよびキャビテーションリアクターは、よりエネルギー効率が高く経済的です。超音波は、キャビテーションを生成するための最もエネルギー効率の高い方法です。プローブ超音波装置によって生成される音響/超音波キャビテーションは、不必要な摩擦の発生を防ぎます。超音波プローブは垂直に振動し、不要なエネルギー浪費摩擦の発生を防ぎます。音響キャビテーションとは対照的に、流体力学的キャビテーションは、ローター - ステーターまたはノズルシステムを使用してキャビテーションを生成します。両方のテクニック – ローターステーターとノズル – モーターは大きな機械部品を駆動する必要があるため、摩擦を引き起こします。研究が流体力学的キャビテーションのエネルギー効率を主張する場合、それらはそれぞれの技術の公称電力のみを考慮し、実際の電力消費を無視します。これらの研究は通常、流体力学的キャビテーション技術のよく知られた望ましくない効果である摩擦エネルギーの損失を考慮していません。
- より優れた制御:超音波の強度を正確に調整して所望のレベルのキャビテーションを生成することができるため、音響キャビテーションをより簡単に制御および調整できます。対照的に、流体力学的キャビテーションは、液体の流動特性およびくびれまたは障害物の形状に依存するため、制御がより困難である。さらに、ノズルが詰まりやすく、プロセスの中断や労働集約的な洗浄につながります。
- ほぼすべての材料を処理できます:ベンチュリノズルやその他の流体力学的フローリアクターは固体、特に研磨材を扱うのが難しいですが、超音波キャビテーターはほぼすべてのタイプの材料を確実に処理できます。超音波キャビテーション反応器は、目詰まりすることなく、高い固体負荷、研磨粒子および繊維状材料でさえ均質化することができます。
- 安定性の向上:音響キャビテーションによって生成される蒸気キャビテーションは液体全体に均一に分布する傾向があるため、音響キャビテーションは一般に流体力学的キャビテーションよりも安定しています。対照的に、流体力学的キャビテーションは、高度に局在化した蒸気キャビティを生成する可能性があり、不均一または不安定な流動パターンにつながる可能性があります。
- より大きな汎用性:音響/超音波キャビテーションは、均質化、混合、分散、乳化、抽出、溶解および細胞崩壊ならびにソノケミストリーを含む幅広い用途で使用することができる。対照的に、流体力学的キャビテーションは、主に流量制御および流体力学アプリケーション向けに設計されています。
全体として、音響キャビテーションは、流体力学的キャビテーションと比較して、より優れた制御、効率、安定性、および汎用性を提供し、多くの産業用途に非常に有用な技術となっています。
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- CIP(クリーンインプレイス)
- シンプルで安全な操作
- 簡単な設置、低メンテナンス
- 経済的に有益(より少ない人員、処理時間、エネルギー)
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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:
バッチ容量 | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
500mLの1〜 | 200mL /分で10 | UP100H |
2000mlの10〜 | 20 400mLの/分 | Uf200ःトン、 UP400St |
00.1 20Lへ | 04L /分の0.2 | UIP2000hdT |
100Lへ10 | 10L /分で2 | UIP4000hdT |
15から150L | 3から15リットル/分 | UIP6000hdT |
N.A。 | 10 100L /分 | UIP16000 |
N.A。 | 大きな | のクラスタ UIP16000 |
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文献 / 参考文献
- 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.