Jaudas ultraskaņas pielietojums, izmantojot ultraskaņas skaņas

Ultraskaņas ragi vai zondes tiek plaši izmantotas daudzveidīgiem šķidruma apstrādes lietojumiem, tostarp homogenizācijai, izkliedēšanai, mitrai frēzēšanai, emuulģifikācijai, ekstrakcijai, sairšanai, sairšanai un deaerācijai. Uzziniet pamatus par ultraskaņas ragiem, ultraskaņas zondēm un to pielietojumiem.

Ultraskaņas rags vs Ultraskaņas zonde

Bieži vien termins ultraskaņas rags un zonde tiek izmantoti savstarpēji un attiecas uz ultraskaņas stieni, kas pārraida ultraskaņas viļņus šķidrumā. Citi termini, kas tiek izmantoti ultraskaņas zondei, ir akustiskais rags, sonotrode, akustiskais viļņu viļņu viļņu viļņu viļņuīds vai ultraskaņas pirksts. Tomēr tehniski ir atšķirība starp ultraskaņas ragu un ultraskaņas zondi.
Gan rags, gan zonde attiecas uz tā sauktā zondes tipa ultrasonicator daļām. Ultraskaņas rags ir ultraskaņas pārveidotāja metāla daļa, kas izpaužas satraukti caur pjezoelektriski radītām vibrācijām. Ultraskaņas skaņas signāls vibrē noteiktā frekvencē, piemēram, 20 kHz, kas nozīmē 20 000 vibrācijas sekundē. Titāns ir vēlamais ultraskaņas ragu ražošanas materiāls, pateicoties tā lieliskajam akustiskās transmisijas īpašībām, tā robustajam noguruma stiprumam un virsmas cietībai.

Ultraskaņas zondi sauc arī par sonotrode vai ultraskaņas pirkstu. Tas ir metāla stienis, kas visbiežāk izgatavots no titāna un vītņots uz ultraskaņas ragu. Ultraskaņas zonde ir būtiska ultraskaņas procesora daļa, kas pārraida ultraskaņas viļņus ultraskaņas vidē. Ultraskaņas zondes / sonotrodes ir dažādās formās (piemēram, koniskas, noliektas, konusveida vai kā Cascatrode). Lai gan titāns ir visbiežāk izmantotais ultraskaņas zondēm izmantotais materiāls, ir arī sonotrode, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda, keramikas, stikla un citiem pieejamiem materiāliem.

Tā kā ultraskaņas skaņas signāls un zonde ir zem pastāvīgas saspiešanas vai spriedzes ultraskaņas apstrādes laikā, ir būtiski, izvēloties ragu un zondi. Augstas kvalitātes titāna sakausējums (grade 5) tiek uzskatīts par visticamāko, izturīgs un efektīvs metāla izturēt stresu, lai uzturētu augstas amplitūdas ilgākā laika posmā, un pārraidīt akustiskās un mehāniskās īpašības.

Augstas veiktspējas ultraskaņas aparāti galvenokārt strādā 20-30kHz frekvences diapazonā. Pie 20 kHz ultraskaņas zonde parasti ir pusviļņa garums garš rezonanses stienis, kas pastāvīgi paplašinās un līgumslēdzējas 20 000 reizes sekundē. Ekspansijas un kontrakcijas kustības tiek pārraidītas kā lieljaudas ultraskaņa procesa vidē, t. i., šķidrā vai virca, lai izpildītu tādus pielietojumus kā

• ultraskaņas augstas bīdes sajaukšana
• Ultraskaņas Wet-frēzēšanas
• nanodaļiņu ultraskaņas dispersija
• Ultraskaņas Nano-Emulgācija
• Ultraskaņas ekstrakcija
• Ultraskaņas Dezintegrācija
• ultraskaņas šūnu traucējumi un līze
• ultraskaņas degazēšana un atgāzēšana
• sonoķīmija (sono-sintēze, sonokatalīze)

Kā darbojas Power Ultraskaņa? – Akustiskās kavitācijas darba princips

Augstas veiktspējas ultraskaņas pielietojumam, piemēram, homogenizācijai, daļiņu izmēra samazināšanai, sairšanai vai nano dispersijām, augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņu ģenerē ultraskaņas pārveidotājs un pārraida caur ultraskaņas ragu un zondi (sonotrode) šķidrumā. Lieljaudas ultraskaņa tiek uzskatīta par ultraskaņu diapazonā no 16-30kHz. Ultraskaņas zonde paplašinās un līgumi, piemēram, pie 20kHz, tādējādi caurlaidīgi 20 000 vibrācijas sekundē uz vidē. Kad ultraskaņas viļņi ceļo caur šķidrumu, pārmaiņus augsta spiediena (kompresijas) / zema spiediena (retubuction / expansion) cikli radīt minūšu dobumus (vakuuma burbuļi), kas aug vairākos spiediena ciklos. Šķidruma un burbuļu saspiešanas fāzē spiediens ir pozitīvs, bet retināšanas fāze rada vakuumu (negatīvu spiedienu.) Kompresijas paplašināšanas ciklu laikā šķidruma dobumi aug, līdz tie sasniedz izmēru, pie kura viņi nevar absorbēt papildu enerģiju. Šajā brīdī, tie implode vardarbīgi. Šo dobumu implosion izraisa dažādus ļoti enerģiskus efektus, kas ir pazīstami kā akustiskās / ultraskaņas kavitācijas fenomens. Akustisko kavitāciju raksturo kolektora ļoti enerģētiskā iedarbība, kas ietekmē šķidrumus, cieto/šķidro sistēmu, kā arī gāzes/šķidruma sistēmas. Enerģijas blīvā zona vai kavitācijas zona ir pazīstama kā tā sauktā karsto punktu zona, kas ir visvairāk enerģētiski blīva ultraskaņas zondes tiešā tuvumā un samazinās, palielinoties attālumam no sonotroda. Ultraskaņas kavitācijas galvenās īpašības ietver vietēji notiek ļoti augstas temperatūras un spiedienu un attiecīgos diferenciāļa, turbulences un šķidruma straumēšanu. Ultraskaņas dobumu implosiona laikā ultraskaņas karstajiem punktiem var izmērīt līdz 5000 kelvina temperatūru, līdz 200 atmosfēras spiedienu un šķidruma sprauslas ar līdz 1000 km / h. Šie izcilie energoieti intensīvi apstākļi veicina sonomehānisku un sonoķīmisku ietekmi, kas dažādos veidos pastiprina procesus un ķīmiskās reakcijas.
Ultraskaņas galvenā ietekme uz šķidrumiem un vircas ir šāda:

• Augstas bīdes: Ultraskaņas augstas bīdes spēki traucē šķidrumus un šķidras cietas sistēmas, kas izraisa intensīvu maisīšanos, homogenizāciju un masas nodošanu.
• Ietekmi: Šķidrās sprauslas un straumēšana, ko rada ultraskaņas kavitācija, paātrina cietās daļiņas šķidrumos, kas pēc tam noved pie starpparticuļu sadursmes. Kad daļiņas saduras ļoti lielā ātrumā, tās grauj, satricinās un smalki slīpē un izkliedējas, bieži vien līdz nano izmēram. Attiecībā uz bioloģisku jautājumu, piemēram, augu materiāliem, ātrdarbī- šķidrās sprauslas un mainīgie spiediena cikli traucē šūnu sienām un atbrīvo starpšūnu materiālu. Tas izraisa ļoti efektīvu bioaktīvo savienojumu ekstrakciju un viendabīgu bioloģisko vielu sajaukšanos.
• Uzbudinājums: Ultrasonication izraisa intensīvas turbulences, bīdes spēkus un mikro kustību šķidrumā vai vircijā. Tādējādi ultraskaņas apstrāde vienmēr pastiprina masas pārnesi un paātrina reakciju un procesus.

Ultraskaņas homogenizatori un augstas bīdes maisītāji tiek izmantoti gandrīz jebkurā pārstrādes nozarē, kas darbojas ar šķidrumiem vai vircām. Intensīvi ultraskaņas kavitācijas spēki rada intensīvu uzbudinājumu, bīdes, daļiņu lūzumus un masas pārnesi. Tādējādi šķidrumus homogenizē, disperģē, emulģē, ekstrahē, izšķīdina un/vai ķīmisku reakciju. Kopumā ultrasonikācija ir procesa intensificējoša metode, kas palielina ražu, uzlabo konversijas ātrumu un padara procesus efektīvākus.
Kopējā ultraskaņas lietojumprogrammas nozarē ir sadalītas daudzās pārtikas nozarēs & farmācija, smalkķīmija, enerģija & naftaģiķēšana, pārstrāde, biorafīnas u.c., un ietver:

• ultraskaņas biodīzeļdegvielas sintēz
• augļu sulu ultraskaņas homogenizācija
• vakcīnu ultraskaņas ražošana
• ultraskaņas litija jonu bateriju pārstrāde
• nanomateriālu ultraskaņas sintēze
• Farmaceitisko līdzekļu ultraskaņas formulēšana
• CBD ultraskaņas nanoemuulācija
• botānisko produktu ultraskaņas ekstrakcija
• ultraskaņas paraugu sagatavošana laboratorijās
• šķidrumu ultraskaņas degazifikācija
• jēlnaftas ultraskaņas atsērošana
• un vēl daudz vairāk ...

Ultraskaņas ragi un zondes augstas veiktspējas lietojumiem

Hielscher Ultrasonics ir ilgstoša pieredze lieljaudas ultrasonatoru ražotājs un izplatītājs, kas tiek izmantoti visā pasaulē lielas noslodzes lietojumiem daudzās nozarēs.
Ar ultraskaņas procesoriem visos izmēros no 50 vatiem līdz 16kW vienā ierīcē, zondēm dažādos izmēros un formās, ultraskaņas reaktoriem ar dažādiem apjomiem un ģeometrijām, Hielscher Ultrasonics ir pareizais aprīkojums, lai konfigurētu ideālu ultraskaņas iestatījumu jūsu pieteikumam.
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu: