Cavitação acústica vs hidrodinâmica para aplicações de mistura
Cavitação para mistura e mistura: Existe alguma diferença entre cavitação acústica e hidrodinâmica? E por que uma tecnologia de cavitação pode ser melhor para o seu processo?
cavitação acústica – também conhecida como cavitação ultrassônica – e a cavitação hidrodinâmica são formas de cavitação, que é o processo de crescimento e colapso das cavidades de vácuo em um líquido. A cavitação acústica ocorre quando um líquido é submetido a ondas de ultrassom de alta intensidade, enquanto a cavitação hidrodinâmica ocorre quando um líquido flui através de uma constrição ou ao redor de um obstáculo (por exemplo, bico Venturi), fazendo com que a pressão caia e as cavidades de vapor se formem.
As forças de cisalhamento cavitacionais são usadas para homogeneizar, misturar, dispersar, emulsificação, ruptura celular, bem como para iniciar e intensificar reações químicas.
Cavitação ultrassônica na sonda cascatrodo do ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watts, 20kHz) em um reator de vidro.
Saiba aqui quais diferenças existem entre cavitação acústica e hidrodinâmica e por que você pode querer escolher um ultrassônico do tipo sonda para seu processo acionado por cavitação:
Vantagens da Cavitação Acústica sobre a Cavitação Hidrodinâmica
- Mais eficiente: A cavitação acústica é geralmente mais eficiente na produção de cavidades de vácuo, pois a energia necessária para produzir cavitação é tipicamente menor do que na cavitação hidrodinâmica. Portanto, os cavitadores e reatores de cavitação baseados em ultrassom são mais eficientes em termos energéticos e econômicos. O ultrassom é o método mais eficiente em termos de energia para produzir cavitação. A cavitação acústica? ultrassônica gerada por sonda-ultrasonicadores evita a criação de atrito desnecessário. A sonda ultrassônica oscila perpendicularmente, evitando a geração de atrito desnecessário e com desperdício de energia. Em contraste com a cavitação acústica, a cavitação hidrodinâmica usa sistemas rotor-estator ou bico para gerar cavitação. Ambas as técnicas – rotores-estatores e bicos – causar atrito, pois o motor tem que acionar grandes peças mecânicas. Se os estudos reivindicam a eficiência energética das cavitações hidrodinâmicas, eles levam em consideração apenas a potência nominal da respectiva tecnologia e negligenciam o consumo real de energia. Esses estudos normalmente não consideram a perda de energia de atrito, que é um efeito bem conhecido e indesejado das tecnologias de cavitação hidrodinâmica.
- Maior controle: A cavitação acústica pode ser mais facilmente controlada e regulada, pois a intensidade das ondas de ultrassom pode ser ajustada com precisão para produzir o nível desejado de cavitação. Em contraste, a cavitação hidrodinâmica é mais difícil de controlar, pois depende das características de fluxo do líquido e da geometria da constrição ou obstáculo. Além disso, os bicos são propensos a entupir, o que resulta em interrupções do processo e limpeza trabalhosa.
- Pode lidar com quase todos os materiais: Enquanto um bico Venturi e outros reatores de fluxo hidrodinâmico têm dificuldades para lidar com sólidos e especialmente materiais abrasivos, os cavitadores ultrassônicos podem processar de forma confiável quase qualquer tipo de material. Os reatores de cavitação ultrassônica podem homogeneizar até mesmo altas cargas sólidas, partículas abrasivas e materiais fibrosos sem entupimento.
- Maior estabilidade: A cavitação acústica é geralmente mais estável do que a cavitação hidrodinâmica, pois as cavidades de vapor produzidas pela cavitação acústica tendem a ser distribuídas de maneira mais uniforme por todo o líquido. Em contraste, a cavitação hidrodinâmica pode produzir cavidades de vapor altamente localizadas e podem levar a padrões de fluxo irregulares ou instáveis.
- Maior versatilidade: A cavitação acústica? ultrassônica pode ser usada em uma ampla gama de aplicações, incluindo homogeneização, mistura, dispersão, emulsificação, extração, lise e desintegração celular, bem como para sonoquímica. Em contraste, a cavitação hidrodinâmica é projetada principalmente para aplicações de controle de fluxo e mecânica dos fluidos.
No geral, a cavitação acústica oferece maior controle, eficiência, estabilidade e versatilidade em comparação com a cavitação hidrodinâmica, tornando-a uma técnica muito útil para inúmeras aplicações industriais.
Reatores de cavitação ultrassônica
A Hielscher Ultrasonics oferece uma variedade de sondas ultrassônicas de nível industrial e reatores de cavitação. Todos os ultrasonicadores e reatores de cavitação Hielscher são projetados para aplicações de alta intensidade e operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total.
Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany
Os cavitadores ultrassônicos Hielscher são conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos cavitadores ultrassônicos em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados pelos cavitadores ultrassônicos Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
Por que Hielscher Ultrasonics?
- Alta eficiência
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- Recursos inteligentes (por exemplo, protocolo de dados)
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- economicamente benéfico (menos mão de obra, tempo de processamento, energia)
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A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
| Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
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Literatura? Referências
- 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.
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