Akoestische vs. hydrodynamische cavitatie voor mengtoepassingen
Cavitatie voor mengen en vermengen: Is er een verschil tussen akoestische en hydrodynamische cavitatie? En waarom is de ene cavitatie technologie beter voor uw proces?
akoestische cavitatie – ook bekend als ultrasone cavitatie – en hydrodynamische cavitatie zijn beide vormen van cavitatie, het proces van groei en instorting van vacuümholten in een vloeistof. Akoestische cavitatie treedt op wanneer een vloeistof wordt blootgesteld aan ultrageluidsgolven met een hoge intensiteit, terwijl hydrodynamische cavitatie optreedt wanneer een vloeistof door een vernauwing of rond een obstakel (bv. een Venturi-sproeier) stroomt, waardoor de druk daalt en zich dampholten vormen.
Cavitatieschuifkrachten worden gebruikt voor homogeniseren, mengen, dispergeren, emulgeren, celdisruptie en voor het op gang brengen en versterken van chemische reacties.
Ultrasone cavitatie aan de cascatrode sonde van de ultrasone UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) in een glasreactor.
Lees hier welke verschillen er bestaan tussen akoestische en hydrodynamische cavitatie en waarom u voor uw door cavitatie aangedreven proces wellicht een ultrasoonapparaat van het sonde-type wilt kiezen:
Voordelen van akoestische cavitatie ten opzichte van hydrodynamische cavitatie
- Efficiënter: Akoestische cavitatie is over het algemeen efficiënter in het produceren van vacuümholtes, aangezien de energie die nodig is om cavitatie te produceren doorgaans lager is dan bij hydrodynamische cavitatie. Daarom zijn ultrasone cavitatoren en cavitatiereactoren energie-efficiënter en zuiniger. Ultrasoon geluid is de meest energie-efficiënte methode om cavitatie te produceren. Akoestische/ultrasone cavitatie, opgewekt door sonde-ultrasoneators, voorkomt het ontstaan van onnodige wrijving. De ultrasone sonde oscilleert loodrecht en voorkomt het ontstaan van onnodige, energieverspillende wrijving. In tegenstelling tot akoestische cavitatie maakt hydrodynamische cavitatie gebruik van rotor-stator of nozzle systemen om cavitatie op te wekken. Beide technieken – rotor-stators en straalpijpen – wrijving veroorzaken omdat de motor grote mechanische onderdelen moet aandrijven. In studies waarin de energie-efficiëntie van hydrodynamische cavitatie wordt beweerd, wordt alleen rekening gehouden met het nominale vermogen van de desbetreffende technologie en wordt het werkelijke energieverbruik verwaarloosd. Deze studies houden doorgaans geen rekening met het verlies aan wrijvingsenergie, een bekend en ongewenst effect van hydrodynamische cavitatietechnologieën.
- Meer controle: Akoestische cavitatie kan gemakkelijker worden gecontroleerd en geregeld, aangezien de intensiteit van de ultrasone golven nauwkeurig kan worden aangepast om het gewenste cavitatieniveau te bereiken. Daarentegen is hydrodynamische cavitatie moeilijker te regelen, omdat deze afhangt van de stromingseigenschappen van de vloeistof en de geometrie van de vernauwing of het obstakel. Bovendien zijn nozzles gevoelig voor verstopping, wat leidt tot procesonderbrekingen en arbeidsintensieve reiniging.
- Kan bijna alle materialen verwerken: Terwijl een Venturi-sproeier en andere hydrodynamische flowreactoren moeite hebben om vaste stoffen en vooral schurende materialen te verwerken, kunnen ultrasone cavitators bijna elk type materiaal betrouwbaar verwerken. Ultrasone cavitatiereactoren kunnen zelfs hoge vaste ladingen, schurende deeltjes en vezelige materialen homogeniseren zonder verstopping.
- Grotere stabiliteit: Akoestische cavitatie is over het algemeen stabieler dan hydrodynamische cavitatie, aangezien de dampcaviteiten die door akoestische cavitatie worden geproduceerd over het algemeen gelijkmatiger verdeeld zijn over de vloeistof. Daarentegen kan hydrodynamische cavitatie dampholtes produceren die zeer gelokaliseerd zijn en kunnen leiden tot ongelijke of onstabiele stromingspatronen.
- Grotere veelzijdigheid: Akoestische/ultrasone cavitatie kan worden gebruikt in een groot aantal toepassingen, waaronder homogeniseren, mengen, dispergeren, emulgeren, extractie, lysis en celdesintegratie, alsmede voor sonochemie. Daarentegen is hydrodynamische cavitatie hoofdzakelijk ontworpen voor stromingscontrole en vloeistofmechanicatoepassingen.
In het algemeen biedt akoestische cavitatie meer controle, efficiëntie, stabiliteit en veelzijdigheid dan hydrodynamische cavitatie, waardoor het een zeer nuttige techniek is voor talrijke industriële toepassingen.
Ultrasone Cavitatie Reactoren
Hielscher Ultrasonics biedt u een verscheidenheid aan ultrasone sondes en cavitatiereactoren van industriële kwaliteit. Alle Hielscher ultrasoonsondes en cavitatiereactoren zijn ontworpen voor toepassingen met hoge intensiteit en 24/7 werking onder volle belasting.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit gemaakt in Duitsland
Hielscher ultrasone cavitators staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasone cavitators in industriële installaties mogelijk. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasone cavitators aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Waarom Hielscher Ultrasonics?
- hoge efficiëntie
- State-of-the-art technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- partij & in lijn
- voor elk volume - van kleine flesjes tot vrachtwagenladingen per uur
- Wetenschappelijk bewezen
- intelligente software
- slimme functies (b.v. gegevensprotocollering)
- CIP (clean-in-place)
- eenvoudige en veilige bediening
- eenvoudige installatie, weinig onderhoud
- economisch voordelig (minder mankracht, verwerkingstijd, energie)
Als u geïnteresseerd bent in ultrasone cavitatietechniek, processen en gebruiksklare ultrasone cavitatorsystemen, neem dan contact met ons op. Onze ervaren medewerkers bespreken graag uw toepassing met u!
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150L | 3 tot 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- 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.
Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.