Acoustic vs Hydrodynamic Cavitation (혼합 응용 분야를 위한 유체역학적 캐비테이션)
섞고 섞기를 위한 Cavitation: 음향 캐비테이션과 유체역학 캐비테이션 사이에 차이점이 있습니까? 그리고 하나의 캐비테이션 기술이 공정에 더 적합한 이유는 무엇입니까?
음향 캐비테이션 – 초음파 캐비테이션이라고도 합니다. – 유체역학적 캐비테이션은 모두 캐비테이션의 한 형태로, 액체에서 진공 캐비티의 성장과 붕괴 과정입니다. 음향 캐비테이션은 액체가 고강도 초음파에 노출될 때 발생하는 반면, 유체역학적 캐비테이션은 액체가 수축을 통과하거나 장애물(예: 벤츄리 노즐) 주위로 흐르면서 압력이 떨어지고 증기 캐비티가 형성될 때 발생합니다.
캐비테이션 전단력은 균질화, 혼합, 분산, 유화, 세포 파괴뿐만 아니라 화학 반응 시작 및 강화에 사용됩니다.
유리 반응기에서 초음파 발생기 UIP1000hdT (1000 와트, 20kHz)의 캐스터 로드 프로브에서 초음파 캐비테이션.
여기에서 음향 캐비테이션과 유체 역학 캐비테이션 사이에 어떤 차이점이 있는지, 그리고 캐비테이션 기반 프로세스를 위해 프로브 형 초음파기를 선택하려는 이유를 알아보십시오.
Hydrodynamic Cavitation에 비해 Acoustic Cavitation의 장점
- 더 효율적: 음향 캐비테이션은 캐비테이션을 생성하는 데 필요한 에너지가 일반적으로 유체역학적 캐비테이션보다 낮기 때문에 진공 캐비테이션을 생성하는 데 더 효율적입니다. 따라서 초음파 기반 캐비테이터 및 캐비테이션 반응기는 에너지 효율적이고 경제적입니다. 초음파는 캐비테이션을 생성하는 가장 에너지 효율적인 방법입니다. 프로브 초음파기에 의해 생성 된 음향 / 초음파 캐비테이션은 불필요한 마찰 생성을 방지합니다. 초음파 프로브는 수직으로 진동하여 불필요한 에너지 낭비 마찰을 방지합니다. 음향 캐비테이션과 달리 유체역학적 캐비테이션은 회전자-고정자 또는 노즐 시스템을 사용하여 캐비테이션을 생성합니다. 두 기술 모두 – 회전자-고정자 및 노즐 – 모터가 대형 기계 부품을 구동해야 하므로 마찰을 일으킵니다. 연구에서 유체역학적 캐비테이션의 에너지 효율성을 주장하는 경우, 해당 기술의 공칭 전력만 고려하고 실제 전력 소비는 무시합니다. 이러한 연구는 일반적으로 유체역학 캐비테이션 기술의 잘 알려져 있고 바람직하지 않은 효과인 마찰 에너지의 손실을 고려하지 않습니다.
- 더 큰 제어: 초음파의 강도를 정밀하게 조정하여 원하는 수준의 캐비테이션을 생성할 수 있으므로 음향 캐비테이션을 보다 쉽게 제어하고 조절할 수 있습니다. 대조적으로, 유체 역학적 캐비테이션은 액체의 흐름 특성과 수축 또는 장애물의 기하학적 구조에 따라 달라지기 때문에 제어하기가 더 어렵습니다. 또한 노즐이 막히기 쉬워 공정이 중단되고 노동 집약적인 청소가 발생합니다.
- 거의 모든 재료를 처리할 수 있습니다: 벤츄리 노즐 및 기타 유체역학적 유동 반응기는 고체, 특히 연마성 재료를 처리하는 데 어려움이 있지만 초음파 캐비테이터는 거의 모든 유형의 재료를 안정적으로 처리할 수 있습니다. 초음파 캐비테이션 반응기는 높은 고체 하중, 연마 입자 및 섬유 재료도 막힘없이 균질화 할 수 있습니다.
- 더 큰 안정성: 음향 캐비테이션에 의해 생성된 증기 캐비테이션은 액체 전체에 더 균일하게 분포되는 경향이 있기 때문에 일반적으로 유체역학적 캐비테이션보다 더 안정적입니다. 대조적으로, 유체역학적 캐비테이션은 매우 국부적인 증기 캐비티를 생성할 수 있으며 고르지 않거나 불안정한 흐름 패턴으로 이어질 수 있습니다.
- 더 큰 다양성 : 음향 / 초음파 캐비테이션은 균질화, 혼합, 분산, 유화, 추출, 용해 및 세포 분해 및 초음파 화학을 포함한 광범위한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 대조적으로, 유체역학적 캐비테이션은 주로 흐름 제어 및 유체 역학 응용 분야를 위해 설계되었습니다.
전반적으로 음향 캐비테이션은 유체역학적 캐비테이션에 비해 더 큰 제어, 효율성, 안정성 및 다양성을 제공하므로 수많은 산업 응용 분야에 매우 유용한 기술입니다.
초음파 캐비테이션 반응기
Hielscher 초음파는 다양한 산업용 등급의 초음파 프로브 및 캐비테이션 반응기를 제공합니다. 모든 Hielscher 초음파 발생기 및 캐비테이션 반응기는 고강도 응용 분야와 최대 부하에서 24/7 작동을 위해 설계되었습니다.
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질
Hielscher 초음파 캐비테이터는 최고의 품질과 설계 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고하고 작동이 간편하여 초음파 캐비테이터를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파 캐비테이터로 쉽게 처리 할 수 있습니다.
Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파기에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파기는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
왜 Hielscher 초음파인가?
- 고능률
- 최첨단 기술
- 신뢰도 & 견고성
- 일괄 & 인라인
- 모든 용량 – 작은 바이알에서 시간당 트럭 분량까지
- 과학적으로 입증된
- 인텔리전트 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 데이터 프로토콜링)
- CIP(clean-in-place, 클린-인-플레이스)
- 간단하고 안전한 작동
- 쉬운 설치, 낮은 유지 보수
- 경제적 이점(인력, 처리 시간, 에너지 감소)
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아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/min | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/min | UP200HT입니다., UP400세인트 |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdT 님 |
| 15에서 150L | 3 내지 15L/min | UIP6000hdT 님 |
| 해당 없음 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| 해당 없음 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
문의! / 우리에게 물어보세요!
Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모에서 혼합 응용 분야, 분산, 유화 및 추출을위한 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.
