Akoestische versus hydrodynamische cavitatie voor mengtoepassingen
Cavitatie voor mengen en mengen: 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 vacuümholtes 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 stroomt of rond een obstakel (bijv. Venturi-mondstuk), waardoor de druk daalt en zich dampholtes vormen.
Cavitatieschuifkrachten worden gebruikt voor homogeniseren, mengen, dispergeren, emulgeren, celdisruptie en voor het initiëren en intensiveren van chemische reacties.
Ultrasone cavitatie bij de cascatrode sonde van de ultrasone UIP1000hdT (1000 watt, 20 kHz) in een glazen reactor.
Lees hier welke verschillen er zijn tussen akoestische en hydrodynamische cavitatie en waarom u misschien een ultrasone sensor wilt kiezen voor uw cavitatieproces:
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 meestal 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 gegenereerd door sonde-ultrasoneators voorkomt het ontstaan van onnodige wrijving. De ultrasone sonde oscilleert loodrecht waardoor onnodige, energieverspillende wrijving wordt voorkomen. In tegenstelling tot akoestische cavitatie maakt hydrodynamische cavitatie gebruik van rotor-stator of nozzlesystemen om cavitatie te genereren. Beide technieken – rotor-stators en straalpijpen – wrijving veroorzaken omdat de motor grote mechanische onderdelen moet aandrijven. Als in studies de energie-efficiëntie van hydrodynamische cavitatie wordt geclaimd, wordt alleen rekening gehouden met het nominale vermogen van de respectieve technologie en wordt het werkelijke energieverbruik verwaarloosd. Deze studies houden meestal geen rekening met het verlies van wrijvingsenergie, wat een bekend en ongewenst effect is van hydrodynamische cavitatietechnologieën.
- Meer controle: Akoestische cavitatie kan gemakkelijker gecontroleerd en geregeld worden, aangezien de intensiteit van de ultrasone geluidsgolven nauwkeurig aangepast kan worden om het gewenste cavitatieniveau te produceren. Daarentegen is hydrodynamische cavitatie moeilijker te regelen, omdat het afhankelijk is van de stromingseigenschappen van de vloeistof en de geometrie van de vernauwing of het obstakel. Bovendien kunnen nozzles verstopt raken, wat leidt tot procesonderbrekingen en arbeidsintensieve reiniging.
- Kan bijna alle materialen verwerken: Terwijl een Venturi-mondstuk en andere reactoren met hydrodynamische stroming 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, omdat de dampholtes die geproduceerd worden door akoestische cavitatie de neiging hebben om gelijkmatiger verdeeld te zijn over de vloeistof. In tegenstelling tot hydrodynamische cavitatie kunnen dampholtes ontstaan die zeer gelokaliseerd zijn en kunnen leiden tot ongelijke of onstabiele stromingspatronen.
- Grotere veelzijdigheid: Akoestische / ultrasone cavitatie kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder homogeniseren, mengen, dispergeren, emulgeren, extractie, lysis en celdesintegratie, maar ook voor sonochemie. Daarentegen is hydrodynamische cavitatie voornamelijk ontworpen voor stromingscontrole en vloeistofmechanica toepassingen.
In het algemeen biedt akoestische cavitatie meer controle, efficiëntie, stabiliteit en veelzijdigheid in vergelijking met hydrodynamische cavitatie, waardoor het een zeer nuttige techniek is voor tal van industriële toepassingen.
Ultrasone cavitatiereactoren
Hielscher Ultrasonics biedt u een verscheidenheid aan ultrasone sondes en cavitatiereactoren van industriële kwaliteit. Alle Hielscher ultrasone sondes en cavitatiereactoren zijn ontworpen voor toepassingen met hoge intensiteit en 24/7 werking onder volledige belasting.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone cavitators staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasone cavitators in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasone cavitators verwerkt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Waarom Hielscher Ultrasonics?
- hoog rendement
- ultramoderne technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- batch & inline
- voor elk volume - van kleine flesjes tot vrachtwagenladingen per uur
- wetenschappelijk bewezen
- intelligente software
- slimme functies (bijv. dataprotocollering)
- 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!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren 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 produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.