Cavitația acustică vs. hidrodinamică pentru aplicații de amestecare

Cavitația pentru amestecare și mixare: Există o diferență între cavitația acustică și cea hidrodinamică? Și de ce ar putea o tehnologie de cavitație să fie mai bună pentru procesul dumneavoastră?
Cavitația acustică – cunoscută și sub denumirea de cavitație ultrasonică – și cavitația hidrodinamică sunt ambele forme de cavitație, adică procesul de creștere și colaps al cavităților de vid într-un lichid. Cavitația acustică apare atunci când un lichid este supus undelor ultrasonice de înaltă intensitate, în timp ce cavitația hidrodinamică apare atunci când un lichid curge printr-o constricție sau în jurul unui obstacol (de ex. o duză Venturi), provocând scăderea presiunii și formarea cavităților de vapori.
Forțele de forfecare cavitaționale sunt utilizate pentru omogenizare, amestecare, dispersare, emulsionare, dezintegrarea celulelor, precum și pentru inițierea și intensificarea reacțiilor chimice.

Deși ambele tehnici, cavitația acustică și cea hidrodinamică, folosesc același fenomen și efect al colapsului bulelor de cavitație, există o diferență semnificativă între aceste două tehnici, generate fie prin ultrasunete, fie cu ajutorul duzelor Venturi.

Tratarea intensă cu ultrasunete produce bule de cavitație în apă. Implozia ulterioară a bulelor de cavitație generează forțe mecanice de forfecare extreme în lichid. Acest efect dezintegrează celulele, de exemplu pentru extracția din materii prime vegetale, sau fragmentează picăturile de ulei din apă până la dimensiuni foarte mici (emulsionare). Efectul cavitației face ca omogenizatoarele cu ultrasunete Hielscher să fie un mijloc foarte eficient pentru dispersare, omogenizare, emulsionare și extracție. Hielscher Ultrasonics produce sonde ultrasonice cu puteri de la 50 wați până la 16000 wați, pentru procese de tratare cu ultrasunete în laborator și la scară industrială.

Aflați aici ce diferențe există între cavitația acustică și cea hidrodinamică și de ce ați putea dori să alegeți un ultrasonicator cu sondă pentru procesul dumneavoastră bazat pe cavitație:

Avantajele cavitației acustice față de cavitația hidrodinamică

1. Mai eficientă: Cavitația acustică este în general mai eficientă în producerea cavităților de vid, deoarece energia necesară pentru producerea cavitației este de obicei mai mică decât în cazul cavitației hidrodinamice. Prin urmare, cavitatoarele bazate pe ultrasunete și reactoarele de cavitație sunt mai eficiente energetic și mai economice. Ultrasunetele reprezintă metoda cea mai eficientă energetic de producere a cavitației. Cavitația acustică / ultrasonică generată de ultrasonicatoarele cu sondă previne generarea frecării inutile. Sonda ultrasonică oscilează perpendicular, prevenind generarea unei frecări inutile, care risipește energie. Spre deosebire de cavitația acustică, cavitația hidrodinamică utilizează sisteme rotor-stator sau cu duze pentru a genera cavitație. Ambele tehnici – rotor-statoarele și duzele – provoacă frecare, deoarece motorul trebuie să antreneze piese mecanice mari. Atunci când studiile susțin eficiența energetică a cavitațiilor hidrodinamice, acestea iau în considerare doar puterea nominală a tehnologiei respective și neglijează consumul real de energie. De regulă, aceste studii nu iau în considerare pierderea de energie prin frecare, care este un efect bine cunoscut și nedorit al tehnologiilor de cavitație hidrodinamică.
2. Control superior: Cavitația acustică poate fi controlată și reglată mai ușor, deoarece intensitatea undelor ultrasonice poate fi ajustată precis pentru a produce nivelul dorit de cavitație. În schimb, cavitația hidrodinamică este mai dificil de controlat, deoarece depinde de caracteristicile de curgere ale lichidului și de geometria constricției sau a obstacolului. În plus, duzele sunt predispuse la înfundare, ceea ce duce la întreruperi ale procesului și la o curățare laborioasă.
3. Poate procesa aproape toate materialele: În timp ce o duză Venturi și alte reactoare hidrodinamice cu flux au dificultăți în procesarea solidelor și în special a materialelor abrazive, cavitatoarele ultrasonice pot procesa în mod fiabil aproape orice tip de material. Reactoarele de cavitație ultrasonică pot omogeniza chiar și încărcături mari de solide, particule abrazive și materiale fibroase fără înfundare.
4. Stabilitate superioară: Cavitația acustică este în general mai stabilă decât cavitația hidrodinamică, deoarece cavitățile de vapori produse prin cavitație acustică tind să fie distribuite mai uniform în întregul lichid. În schimb, cavitația hidrodinamică poate produce cavități de vapori puternic localizate și poate duce la modele de curgere neuniforme sau instabile.
5. Versatilitate superioară: Cavitația acustică / ultrasonică poate fi utilizată într-o gamă largă de aplicații, inclusiv omogenizare, amestecare, dispersare, emulsionare, extracție, liză și dezintegrare celulară, precum și pentru sonochimie. În schimb, cavitația hidrodinamică este concepută în principal pentru aplicații de control al curgerii și de mecanica fluidelor.
   În ansamblu, cavitația acustică oferă control, eficiență, stabilitate și versatilitate superioare comparativ cu cavitația hidrodinamică, ceea ce o face o tehnică foarte utilă pentru numeroase aplicații industriale.

Reactoare de cavitație ultrasonică

Hielscher Ultrasonics vă oferă o varietate de sonde ultrasonice și reactoare de cavitație de calitate industrială. Toate ultrasonicatoarele și reactoarele de cavitație Hielscher sunt concepute pentru aplicații de înaltă intensitate și funcționare 24/7 la sarcină maximă.
Proiectare, fabricație și consultanță – calitate Made in Germany
Cavitatoarele ultrasonice Hielscher sunt bine cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și proiectare. Robustețea și operarea ușoară permit integrarea fără probleme a cavitatoarelor noastre ultrasonice în instalațiile industriale. Condițiile dure și mediile solicitante sunt gestionate cu ușurință de cavitatoarele ultrasonice Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicatoare de înaltă performanță, dotate cu tehnologie de ultimă generație și ușor de utilizat. Desigur, ultrasonicatoarele Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.

De ce Hielscher Ultrasonics?

• eficiență ridicată
• tehnologie de ultimă generație
• fiabilitate și robustețe
• în șarjă și în flux continuu (inline)
• pentru orice volum – de la flacoane mici la încărcături de camion pe oră
• dovedit științific
• software inteligent
• funcții inteligente (de ex. protocolarea datelor)
• CIP (curățare la fața locului)
• operare simplă și sigură
• instalare ușoară, întreținere redusă
• avantajos din punct de vedere economic (mai puțină forță de muncă, timp de procesare, energie)

Dacă sunteți interesat de tehnica cavitației ultrasonice, de procese și de sisteme de cavitatoare ultrasonice gata de utilizare, vă rugăm să ne contactați acum. Personalul nostru cu experiență îndelungată va fi bucuros să discute cu dumneavoastră despre aplicația dumneavoastră!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: