Cavitação Acústica vs Hidrodinâmica para Aplicações de Mistura

Cavitação para Mistura e Mistura: Existe 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 ultra-sônica – e cavitação hidrodinâmica são ambas as formas de cavitação, que é o processo de crescimento e colapso de 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 em torno de um obstáculo (por exemplo, bico de Venturi), fazendo com que a pressão caia e as cavidades de vapor se formem.
As forças de cisalhamento cavitacional são usadas para homogeneizar, misturar, dispersar, emulsificação, ruptura celular, bem como para iniciar e intensificar reações químicas.

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Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.

Cavitação ultrassônica na sonda cascata do ultrassônico UIP1000hdT (1000 watts, 20kHz) em um reator de vidro.

Embora ambas as técnicas de cavitação acústica e hidrodinâmica usem o mesmo fenômeno e efeito do colapso da bolha de cavitação, há uma diferença significativa entre essas duas técnicas criadas por ultrassom ou usando bicos de Venturi.

Ultrasonicação intensa produz bolhas de cavitação na água. O subsequente colapso das bolhas de cavitação produz cisalhamento mecânico extremo no líquido. Este efeito interrompe as células, por exemplo, para extração botânica ou quebra gotículas de óleo na água para um tamanho muito pequeno (emulsificação). O efeito cavitacional torna os homogeneizadores ultra-sônicos Hielscher um meio muito eficaz para dispersar, homogeneizar, emulsificação e extração. Hielscher Ultrasonics faz sondas ultra-sônicas de 50 Watts até 16000 Watts para cobrir processos de ultrassom no laboratório e em produção em grande escala.

Cavitação ultra-sônica em água (homogeneizador ultra-sônico de 1000 watts)

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Saiba aqui quais diferenças existem entre cavitação acústica e hidrodinâmica e por que você pode querer escolher um ultrasonicator do tipo sonda para o seu processo orientado por cavitação:

Vantagens da Cavitação Acústica sobre a Cavitação Hidrodinâmica

  1. 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, cavitadores e reatores de cavitação baseados em ultrassom são mais eficientes em termos de energia e econômicos. O ultrassom é o método mais eficiente em termos energéticos para produzir cavitação. A cavitação acústica / ultra-sônica gerada por sonda-ultra-sonicators impede a criação de atrito desnecessário. A sonda ultra-sônica oscila perpendicularmente impedindo a geração de atrito desnecessário e desperdiçador de energia. Em contraste com a cavitação acústica, a cavitação hidrodinâmica usa sistemas de 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 afirmam eficiência energética das cavitações hidrodinâmicas, eles apenas levam em consideração 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.
  2. 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 intensa e trabalhosa.
  3. Pode lidar com quase todos os materiais: Enquanto um bocal 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 entupir.
  4. 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 forma mais uniforme por todo o líquido. Em contraste, a cavitação hidrodinâmica pode produzir cavidades de vapor que são altamente localizadas e podem levar a padrões de fluxo irregulares ou instáveis.
  5. Maior versatilidade: A cavitação acústica / ultra-sônica 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 controle de fluxo e aplicações de mecânica dos fluidos.
    No geral, a cavitação acústica oferece maior controle, eficiência, estabilidade e versatilidade em comparação com a cavitação hidrodinâmica, tornando-se uma técnica muito útil para inúmeras aplicações industriais.

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Reatores de cavitação ultra-sônica

Hielscher Ultrasonics oferece-lhe uma variedade de sondas ultra-sônicas de grau industrial e reatores de cavitação. Todos os ultrasonicators e reatores de cavitação Hielscher são projetados para aplicações de alta intensidade e operação 24/7 sob carga total.
Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany
Os cavitadores ultrassônicos Hielscher são bem 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 por cavitadores ultrassônicos Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

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A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



Este vídeo mostra cavitação ultrassônica/acústica na água - gerada pelo Hielscher UIP1000. A cavitação ultrassônica é usada para muitas aplicações líquidas.

Cavitação Ultrassônica em Líquidos usando o UIP1000

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Literatura / Referências


Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


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