Hielscher ultralydteknologi

Ultralydkavitasjon i væsker

Ultralydbølger med ultralyd med høy intensitet genererer kavitasjon i væsker. Kavitasjon forårsaker ekstremvirkninger lokalt, for eksempel væskestråler på opptil 1000 km / t, trykk på opptil 2000atm og temperaturer på opptil 5000 Kelvin.

Bakgrunn

Ultralydbølger med ultralyd med høy intensitet genererer kavitasjon i væsker.Når lydbølger lydes med høye intensiteter, resulterer lydbølgene som forplanter seg i væskemediene i alternerende høytrykks (kompresjons) og lavtrykkssykluser, med frekvenser avhengig av frekvensen. Under lavtrykkssyklusen oppretter høy-intensitets ultralydbølger små vakuumbobler eller hulrom i væsken. Når boblene oppnår et volum der de ikke lenger kan absorbere energi, kollapser de voldsomt under en høytrykkssyklus. Dette fenomenet kalles kavitasjon. Under implosjonen oppnås svært høye temperaturer (ca. 5.000K) og trykk (ca. 2.000atm) lokalt. Implosjonen av kavitasjonsboblen resulterer også i flytende stråler med opptil 280m / s hastighet.

video

Kavitasjon indusert av UIP2000hd Videoen (nedlasting, 1,69 MB, MPEG1-Codec) til venstre viser en sonotrode i et glassrør, som er fylt med vann. Den høye amplitude som genereres av UIP2000hd ultrasonisk prosessor induserer kavitasjonsbobler. Rødt lys fra bunnen av røret gjør at suge bobler synlige. Den faktiske diameter av røret er ca. 150 mm. Oppsettet inne i en flyt fartøy kan sammenlignes med i videoen. Den gjennomtrengning av væske ved kavitasjon er godt synlig. For å laste ned videoen, klikk på bildet til høyre.

applikasjon

Effektene kan anvendes i væsker i mange prosesser, f.eks for blanding og blanding, deagglomerering, fresing og celle oppløsning. Særlig den høye skjærkrefter av væskestrålene forårsaker sprekken ved partikkeloverflater og inter-partikkelkollisjoner.

Litteratur


Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4. utg. J. Wiley & Sønner: New York, 1998, vol. 26, 517-541.