Cavitación ultrasónica jar líquidos

Ya ondas ultrasónicas ultrasonido mextha intensidad generan cavitación acústica jar líquidos. Ar cavitación provoca efectos extremos jar za̲ ár nthe̲ ja, komongu chorros líquido asta 1000 km yá h, presiones ga 2000 ar atm ne ar temperaturas asta 5000 Kelvin. Gi ndu generadas ya ultrasonidos ar utilizan pa numerosas aplicaciones procesamiento líquidos, komongu ar homogeneización, ar dispersión, ar emulsificación, ar extracción, ar disrupción celular, nja'bu komongu pa ar intensificación ya reacciones químicas.

Ar ndui funcionamiento ar cavitación ultrasónica

Nu'bu̲ ar sonican líquidos da altas ya intensidades, ya ondas sonoras da propagan jar made líquido gi lugar da ciclos alternos mextha presión (compresión) ne xí hñets'i'i presión (rarefacción), ko tasas da dependen ar frecuencia. Nxoge ar ciclo xí hñets'i'i ya presión, ya ondas ultrasónicas mextha intensidad crean t'olo burbujas vacío wa vacíos ja ar líquido. Nu'bu̲ ya burbujas alcanzan volumen ja ya hingi xi absorber energía, colapsan violentamente Nxoge 'nar ciclo mextha ar presión. Nuna ar fenómeno bí denomina ar cavitación. Nxoge ar implosión ar alcanzan localmente temperaturas xi altas (aprox. 5.000 ë) ne presiones (aprox. 2.000 atm). Ar implosión ar burbuja cavitación 'nehe xta lugar da chorros líquido asta 280 m/s ar velocidad.

Ar cavitación acústica (generada ya ultrasonidos nts'edi) crea localmente ya nkohi extremas, ya llamados efectos sonomecánicos ne sonoquímicos. Nu'bya nuya efectos, ar sonicación promueve reacciones químicas da conducen pe̲ts'i ya rendimientos, ya dätä velocidad reacción, 'ra'yo vías ne 'nar dätä dätä nt'ot'e Nxoge.

Ndu'mi aplicaciones ya ultrasonidos da utilizan cavitación acústica

Ya ultrasonidos ar klase sonda, 'nehe conocidos komongu sondas ultrasónicas, generan eficazmente 'nar cavitación acústica intensa jar líquidos. Ir ya ampliamente utilizados ja ya 'na'ño aplicaciones ja ya 'na'ño industrias. Algunas ya aplicaciones mäs mahyoni ar cavitación acústica generada ir nge ya ultrasonidos ar klase sonda sondean ya:
 

1. Homogeneización: Ya sondas ultrasónicas ar xi generar 'nar cavitación intensa, da caracteriza ja 'nar hwähi vibración ne ya ndu nzafi cizallamiento densamente denso jar energía. Nuya ya ndu nzafi proporcionan excelente 'nar mezcla, ar mezcla ne ar reducción ar tamaño ya partículas. Ar homogeneización ultrasónica produce suspensiones uniformemente mezcladas. Ir ar sonicación ar gi japu̲'be̲fi pa producir 'nar suspensión coloidal homogénea ko curvas ar NTHEGE estrechas.
2. Dispersión nanopartículas: Ya ultrasonidos bí emplean ar dispersión, desaglomeración ne molienda húmeda ar nanopartículas. Ya ondas ultrasónicas xí hñets'i'i frecuencia ar xi generar 'nar cavitación impactante, descompone ya aglomerados ne reduce tamaño ya partículas. Da particular, ar mar hñets'i cizallamiento ya chorros líquido acelera ya partículas ar líquido, da chocan entre hä (colisión ja ya partículas), ja modo da ya partículas ar rompen ne erosionan da consecuencia. 'Me̲hna xta komongu ar nt'uni 'nar NTHEGE uniforme ne hingi mpa̲ti ya partículas, evitando ar sedimentación. Nuna gehna crucial jar varios campos, komongu ar nanotecnología, ciencia ya materiales ne ya productos farmacéuticos.
3. Emulsificación ne mezcla: Ya ultrasonidos ar klase sonda ar utilizan pa da t'ot'e ya emulsiones ne mezclar líquidos. Ar energía ultrasónica provoca ar cavitación, ar formación ne ar colapso burbujas microscópicas, nä'ä genera hmä ndu nzafi ar cizallamiento locales. Nuna ar proceso ayuda ma emulsionar líquidos inmiscibles, produciendo emulsiones estables ne finamente dispersas.
4. Extracción: Nu'bya ya ndu nzafi ar cizallamiento cavitacionales, ya ultrasonidos ya di pädi ora alterar ya estructuras celulares ne mejorar ar transferencia masa entre sólidos ne ar líquidos. Ir extracción ar ultrasónica ar gi japu̲'be̲fi ampliamente pa liberar hñei intracelular, komongu compuestos bioactivos, pa ar producción extractos botánicos mextha ar hño.
5. Desgasificación ne desaireación: Ya ultrasonidos ar klase sonda ar emplean pa da hñäki ya burbujas gas wa ya gases disueltos ya líquidos. Ár nt'ot'e ar cavitación ultrasónica promueve ar coalescencia ya burbujas gas pa da crezcan ne floten asta ar xeni mäs xi ngu ya ar líquido. Ar cavitación ar ultrasónica xí ne ar desgasificación da 'nar nt'ot'e rápido ne xi hño. Nuna gehna valioso ja ya 'na'ño industrias, ngu jar pinturas, fluidos hidráulicos wa procesamiento ya nts'i ne bebidas, ho 'bu̲i Kwä gases to to negativamente ar hño ne ar nzäm'bu jar producto.
6. Sonocatálisis: Ya sondas ultrasónicas xi utilizar ar pa ar sonocatálisis, 'nar proceso da combina ar cavitación acústica ko catalizadores da mejorar ya reacciones químicas. Cavitación generada ir nge ya ondas ultrasónicas mejora ar transferencia masa, aumenta ya velocidades reacción ne promueve ar producción ar radicales libres, nä'ä conduce transformaciones químicas mäs eficientes ne selectivas.
7. Nt'ot'e ar muestra: Ya ultrasonidos ar klase sonda ar utilizan habitualmente ja ya laboratorios pa jar nt'ot'e muestras. Ar utilizan homogeneizar, desagregar ne extraer muestras biológicas, komongu ar células, ar tejidos ne ar virus. Ar energía ultrasónica generada ir nge ar sonda altera ya membranas celulares, liberando ar contenido celular ne facilitando ar análisis 'mefa ár njäts'i Tange'u.
8. Desintegración ne disrupción celular: Ya ultrasonidos ar klase sonda ar utilizan pa desintegrar ne alterar células ne tejidos ko yá ngäts'i, komongu ar extracción componentes intracelulares, ar inactivación microbiana wa jar nt'ot'e muestras pa ár análisis. Ya ondas ultrasónicas mextha ar intensidad ne ar cavitación generada ir nge nu'u provocan tensiones mecánicas ne ya ndu nzafi cizallamiento, nä'ä provoca ar desintegración ya estructuras celulares. Ár nthoni biológica ne ar diagnóstico médico, ya ultrasonidos ar klase sonda ar utilizan pa ar lisis celular, ar proceso ar romper ya células da liberar yá componentes ya intracelulares. Ar energía ultrasónica altera ya paredes celulares, ya membranas ne ya orgánulos, nä'ä permite ar extracción ar proteínas, ADN, ARN ne ma'ra constituyentes celulares.

 
Nuya gehya algunas ya aplicaciones clave ya ultrasonidos ar klase sonda, pe ar tecnología pe̲ts'i 'nar gama aún mi mäs nt'ot'e ho 'bui ndunthe ja ma 'ra ya usos, komongu ar sonoquímica, ar reducción ar tamaño ya partículas (molienda húmeda), ar síntesis partículas ascendentes ne ár sonosíntesis sustancias ne materiales químicos ja ya 'na'ño industrias, ngu ar farmacéutica, ar procesamiento ar nts'i, ar biotecnológica ne ar ciencias ya medioambientales.

'Nar secuencia mextha velocidad (ar ár a ja ar f) ar fotogramas da ilustran ar exfoliación sonomecánica 'nar escama grafito jar dehe utilizando ar UP200S, 'nar ultrasonido 200 W ko sonotrodo 3 mm. Ya flechas muestran lugar ya partículas dividen ko burbujas cavitación da penetran ar división.
© Tyurnina et jar el. 2020

Vídeo cavitación acústica jar líquido

Xtí vídeo gi 'ñudi cavitación acústica jar cascatrode ultrasonido UIP1000hdT ja 'nar columna ar vidrio ár ñut'i ko xingu ar dehe. Ar columna ar vidrio bí ilumina ndezu̲ ar xeni inferior ko ar tsibi nthe̲ni pa mejorar ar visualización ya burbujas cavitación.

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos: