ミキシングアプリケーションのための音響キャビテーションと流体力学キャビテーション
ミキシングとブレンディング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キャビテーションに違いはありますか?また、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も呼ばれます – 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、これは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ると発生し、流体力学的キャビテーションは、液体がくびれを通ってまたは障害物(ベンチュリノズルなど)の周囲を流れるときに発生し、圧力が低下して蒸気空洞が形成されます。
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、および化学反応の開始と強化に使用されます。
ここでは、音響キャビテーションと流体力学キャビテーションの間にどのような違いが存在するのか、そしてなぜキャビテーション駆動型プロセスにプローブ型超音波装置を選択したいのかを学びます。
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の生成においてより効率的です。したがって、超音波ベースのキャビテータと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た音響/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、不必要でエネルギーを浪費する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 – モーターが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、彼らはそれぞれの技術の公称電力のみを考慮に入れ、実際の電力消費を無視しています。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影響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、液体の流動特性とくびれまたは障害物の形状に依存するため、制御がより困難です。さらに、ノズルが詰まりやすく、プロセスの中断や手間のかかる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、特に研磨剤の取り扱いが困難ですが、超音波キャビテータ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、繊維状材料でも均質化できます。
- 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空洞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空洞を生成する可能性があり、不均一または不安定な流れパターンにつながる可能性があります。
- より高い汎用性: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、細胞崩壊、ならびにソノケミストリーのための広い範囲で使用することができます。対照的に、流体力学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。
超音波キャビテーション反応器
ヒールシャー超音波は、工業用グレードの超音波プローブとキャビテーション反応器の様々な提供しています。すべてのヒールシャー超音波装置とキャビテーション反応器は、高強度のアプリケーションと全負荷下での24/7操作用に設計されています。
設計・製造・コンサルティング – 品質はドイツ製
ヒールシャー超音波キャビテータは、その最高の品質と設計基準でよく知られています。堅牢性と簡単な操作性により、当社の超音波キャビテータを産業施設にスムーズに統合できます。過酷な条件や要求の厳しい環境は、ヒールシャー超音波キャビテーターによって簡単に処理されます。
ヒールシャー超音波はISO認定企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波装置に特に重点を置いています。もちろん、ヒールシャー超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSAおよびRoHsの要件を満たしています。
なぜヒールシャー超音波?
- 高効率
- 最先端のテクノロジー
- 確実 & 丈夫
- バッチ & インライン
- あらゆる量に対応 - 小さなバイアルからトラック積載量まで、1時間あたり
- 科学的に証明されています
- インテリジェントソフトウェア
- スマート機能(データプロトコルなど)
- CIP (定置洗浄)
- シンプルで安全な操作
- 簡単なインストール、低メンテナンス
- 経済的に有益(人的資源、処理時間、エネルギーの削減)
超音波キャビテーション技術、プロセス、およびすぐに操作できる超音波キャビテーターシステムに興味がある場合は、お問い合わせください。私たちの長年の経験豊富なスタッフは、あなたとあなたのアプリケーションについて話し合うことをうれしく思います!
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
15〜150L | 3〜15L /分 | UIP6000hdT |
N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
N.A. | 大きい | 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.