Cu ultrasunete Cavitația în lichide

Undele ultrasonice de ultrasunete de înaltă intensitate generează cavitație acustică în lichide. Cavitația provoacă efecte extreme la nivel local, cum ar fi jeturi lichide de până la 1000 km / oră, presiuni de până la 2000 atm și temperaturi de până la 5000 Kelvin. Aceste forțe generate ultrasonically sunt utilizate pentru numeroase aplicații de prelucrare a lichidelor, ar fi omogenizarea, dispersarea, emulsionarea, extracția, întreruperea celulelor, precum și intensificarea reacțiilor chimice.

Principiul de lucru al cavitație cu ultrasunete

Când sonicarea lichide la intensități mari, undele de sunet care se propagă în mediul lichid rezultat alternativ de înaltă presiune (compresie) și cicluri (descarcării) de joasă presiune, cu rate în funcție de frecvență. În timpul ciclului de joasă presiune, de înaltă intensitate unde ultrasonice a crea bule mici de vid sau golurile în lichid. Când bulele atinge un volum în care acestea nu mai pot absorbi energie, ele colaps violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. Acest fenomen este numit cavitație. In timpul implozia temperaturi foarte ridicate (aproximativ 5,000K) și presiunile (aproximativ 2,000atm) sunt atinse la nivel local. Implozia bulei de cavitație, de asemenea, duce la jeturi de lichid de până la 280m / s viteză.

Cerere de informatie





Sondele cu ultrasunete folosesc forțele de cavitație acustică pentru a oferi amestecare intensă și omogenizare. Omogenizatoare cu ultrasunete sunt utilizate pe scară largă pentru amestecare eficientă, dispersare, emulsionare, extracție, degazare și sonochemistry.

Ultrasonicators de tip sondă, cum ar fi UP400St utilizați principiul de lucru al cavitației acustice.

Cavitație acustică sau cu ultrasunete: creșterea bulelor și implozia

Cavitația acustică (generată de ultrasunetele de putere) creează condiții extreme la nivel local, așa-numitele efecte sonomecanice și sonochimice. Datorită acestor efecte, Sonicare promovează reacții chimice care să conducă la randamente mai mari, viteza de reacție mai rapidă, noi căi, și eficiența generală îmbunătățită.

 
 
 

Acest video prezinta Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) generatoare de cavitație acustică în apă.

Cavitație cu ultrasunete în apă folosind UP400S

Miniatură video

 

Aplicații cheie ale Ultrasonicators folosind cavitație acustică

Ultrasonicators de tip sondă, de asemenea, cunoscut sub numele de sonde cu ultrasunete, generează eficient cavitație acustică intensă în lichide. Prin urmare, ele sunt utilizate pe scară largă în diverse aplicații din diferite industrii. Unele dintre cele mai importante aplicații de cavitație acustică generate de ultrasonicators de tip sondă includ:
 

Puternic cu ultrasunete Cavitatie la Hielscher cascatrode

Cavitație cu ultrasunete puternic la Hielscher cascatrode cu ultrasunete

  1. Omogenizarea: Sondele cu ultrasunete pot genera cavitație intensă, care se caracterizează ca un câmp dens de energie de vibrații și forțe de forfecare. Aceste forțe asigură o amestecare excelentă, amestecare și reducerea dimensiunii particulelor. Omogenizarea cu ultrasunete produce suspensii uniform amestecate. Prin urmare, Sonicare este utilizat pentru a produce suspensie coloidală omogenă cu curbe de distribuție înguste.
  2. Dispersia nanoparticulelor: Ultrasonicators sunt folosite pentru dispersia, dezaglomerarea și măcinarea umedă a nanoparticulelor. Undele cu ultrasunete de joasă frecvență pot genera cavitație impactantă, care descompune aglomeratele și reduce dimensiunea particulelor. În special, forfecarea ridicată a jeturilor lichide accelerează particulele din lichid, care se ciocnesc între ele (coliziune interparticule), astfel încât particulele se rup și se erodează în consecință. Acest lucru are ca rezultat o distribuție uniformă și stabilă a particulelor, împiedicând sedimentarea. Acest lucru este esențial în diverse domenii, inclusiv nanotehnologia, știința materialelor și produsele farmaceutice.
  3. Emulsionare și amestecare: Ultrasonicators de tip sondă sunt folosite pentru a crea emulsii și lichide se amestecă. Energia cu ultrasunete provoacă cavitație, formarea și colapsul bulelor microscopice, care generează forțe de forfecare locale intense. Acest proces ajută la emulsionarea lichidelor nemiscibile, producând emulsii stabile și fin dispersate.
  4. Extracție: Datorită forțelor de forfecare cavitaționale, Ultrasonicators sunt foarte eficiente în perturbarea structurilor celulare și pentru a îmbunătăți transferul de masă între solid și lichid. Prin urmare, extracția cu ultrasunete este utilizată pe scară largă pentru a elibera material intracelular, cum ar fi compuși bioactivi pentru producerea de extracte botanice de înaltă calitate.
  5. Degazare și dezaerare: Ultrasonicators de tip sondă sunt folosite pentru a elimina bule de gaz sau gaze dizolvate din lichide. Aplicarea cavitație cu ultrasunete promovează coalescența bulelor de gaz, astfel încât acestea să crească și să plutească în partea de sus a lichidului. Cavitația cu ultrasunete face ca degazificarea să fie o procedură rapidă și eficientă. Acest lucru este valoros în diverse industrii, cum ar fi vopselele, fluidele hidraulice sau prelucrarea alimentelor și băuturilor, unde prezența gazelor poate avea un impact negativ asupra calității și stabilității produselor.
  6. Sonocataliză: Sondele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru sonocataliză, un proces care combină cavitația acustică cu catalizatori pentru a spori reacțiile chimice. Cavitația generată de undele ultrasonice îmbunătățește transferul de masă, crește ratele de reacție și promovează producția de radicali liberi, ceea ce duce la transformări chimice mai eficiente și mai selective.
  7. Pregătirea probei: Ultrasonicators de tip sondă sunt frecvent utilizate în laboratoare pentru prepararea probei. Acestea sunt folosite pentru a omogeniza, dezagrega și extrage probe biologice, cum ar fi celulele, țesuturile și virușii. Energia ultrasonică generată de sondă perturbă membranele celulare, eliberând conținutul celular și facilitând analize suplimentare.
  8. Dezintegrarea și întreruperea celulelor: Ultrasonicators de tip sondă sunt utilizate pentru a dezintegra și perturba celulele și țesuturile în diverse scopuri, cum ar fi extracția componentelor intracelulare, inactivarea microbiană, sau pregătirea probei pentru analiză. Undele ultrasonice de mare intensitate și cavitația astfel generată provoacă stres mecanic și forțe de forfecare, ducând la dezintegrarea structurilor celulare. În cercetarea biologică și diagnosticarea medicală, ultrasonicators de tip sondă sunt utilizate pentru liza celulară, procesul de rupere a celulelor deschise pentru a elibera componentele lor intracelulare. Energia cu ultrasunete perturbă pereții celulelor, membranele și organitele, permițând extracția proteinelor, ADN-ului, ARN-ului și a altor constituenți celulari.

 
Acestea sunt unele dintre aplicațiile cheie ale ultrasonicators de tip sondă, dar tehnologia are o gamă și mai largă de alte utilizări, inclusiv sonochemistry, reducerea dimensiunii particulelor (umed-frezare), sinteza particulelor de jos în sus, și sono-sinteza de substanțe chimice și materiale în diverse industrii, cum ar fi produse farmaceutice, prelucrarea alimentelor, biotehnologie, și științele mediului.

 

Exfolierea grafenului cu ultrasunete în apă

O secvență de mare viteză (de la a la f) de cadre care ilustrează exfolierea sono-mecanică a unui fulg de grafit în apă folosind UP200S, un ultrasonicator de 200W cu sonotrode de 3 mm. Săgețile arată locul de divizare a particulelor cu bule de cavitație care penetrează despicarea.
© Tyurnina et al. 2020

Cavitație acustică așa cum se arată aici la Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT este utilizat pentru a iniția și promova reacții chimice. Cavitație cu ultrasunete la Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator pentru reacții sonochimice.

Cavitație cu ultrasunete la sonda cascatrode a ultrasonicator UIP1000hdT (1000 wați, 20kHz) într-un reactor de sticlă.

Video de cavitație acustică în lichid

Următorul videoclip demonstrează cavitație acustică la cascatrodă a ultrasonicator UIP1000hdT într-o coloană de sticlă umplută cu apă. Coloana de sticlă este iluminată din partea de jos de lumina roșie pentru a îmbunătăți vizualizarea bulelor de cavitație.

Acest videoclip arată cavitație ultrasonică / acustică în apă - generată de Hielscher UIP1000. Cavitația cu ultrasunete este utilizată pentru multe aplicații lichide, cum ar fi omogenizarea, dispersia, emulsionarea, extracția, degazarea și reacțiile sonochimice.

Cavitație cu ultrasunete în lichide folosind UIP1000

Miniatură video

 

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să utilizați formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete pentru generarea de cavitație acustică, aplicații și prețuri. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem de cavitație cu ultrasunete care îndeplinesc cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000
Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.



Literatură / Referințe


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.


Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.