Ультразвуковые смесители периодического действия с высокими сдвиговыми усилиями для лабораторий и производства
Смачивание, гидратация, гомогенизация, измельчение, диспергирование, эмульгирование и растворение – распространённые области применения ультразвуковых смесителей периодического действия Hielscher с высокими сдвиговыми усилиями. Ультразвуковое периодическое смешивание выполняется с высокой скоростью и обеспечивает надёжные, воспроизводимые результаты и превосходные показатели процесса в лабораторном масштабе, на настольных установках и в полном масштабе промышленного производства. Многоцелевые гомогенизаторы периодического действия Hielscher обеспечивают высокоскоростное смешивание с получением однородных смесей твёрдых веществ с жидкостями и жидкостей с жидкостями, отвечающих самым высоким требованиям к качеству продукции.
Ультразвуковое высокоскоростное периодическое смешивание: интенсификация процесса за счёт высоких сдвиговых усилий
- Быстрое диспергирование: Мгновенная деагломерация субмикронных и наноматериалов.
- Универсальная обработка: Идеально подходит для высоковязких сред, паст и абразивных материалов.
- Линейное масштабирование: Полностью воспроизводимые результаты от лабораторного до полномасштабного производства.
- Энергоэффективность: Более низкое энергопотребление по сравнению с конкурирующими технологиями.
Высокоскоростное периодическое смешивание с высокими сдвиговыми усилиями, создаваемыми ультразвуком
Ультразвуковое периодическое смешивание с высокими сдвиговыми усилиями представляет собой значительный шаг вперёд по сравнению с традиционными технологиями, такими как роторно-статорные смесители, струйные смесители и системы UltraTurrax, обеспечивая более высокую эффективность процесса и качество продукции. В то время как традиционные методы основаны на механическом сдвиге, ультразвуковые смесители используют звуковые волны высокой энергии для создания акустической кавитации, формируя уникальную среду микросмешивания с экстремальными локальными условиями. Это явление порождает ударные волны и высокоскоростные струи жидкости, достигающие скорости до 280 m/s, которые обеспечивают интенсивное микроперемешивание, необходимое для быстрого смачивания порошков, мгновенной деагломерации субмикронных и наночастиц и получения идеально однородных эмульсий.
Помимо этих преимуществ микросмешивания, ультразвуковые системы отличаются заметно более высокой энергоэффективностью, легко справляются с абразивными материалами и позволяют выполнять быструю очистку без повреждений (CIP/SIP), что делает их идеальным выбором для промышленных применений с высокими требованиями.
Каждая смесь уникальна. Сообщите нам свойства ваших материалов, целевой размер частиц, производительность и текущие трудности обработки. Наши инженеры по применению проанализируют ваши требования и порекомендуют оптимальную конфигурацию ультразвукового смесителя периодического действия с высокими сдвиговыми усилиями для вашего конкретного процесса.
Промышленный ультразвуковой аппарат UIP2000hdT , интегрированный в реактор периодического действия из нержавеющей стали
Кому подходит ультразвуковое периодическое смешивание с высокими сдвиговыми усилиями?
Ультразвуковое периодическое смешивание с высокими сдвиговыми усилиями идеально подходит производителям, разработчикам рецептур и научно-исследовательским коллективам в различных отраслях, где точность, стабильность и быстрое диспергирование являются обязательными требованиями. Оно особенно ценно для компаний, обрабатывающих нано- и субмикронные материалы, высоковязкие пасты, абразивные суспензии или сложные составы из твёрдых веществ и жидкостей либо из нескольких жидкостей. Такие отрасли, как косметическая и фармацевтическая промышленность, производство передовых материалов, продуктов питания и напитков, красок и покрытий, специальных химических продуктов и нанотехнологии, используют эту технологию для мгновенного смачивания порошков, получения однородных эмульсий и стабильного уменьшения размера частиц без термического разрушения. Если ваш процесс требует воспроизводимых результатов, полностью линейного масштабирования от лаборатории до производства и более низкого энергопотребления по сравнению с традиционными роторно-статорными системами, ультразвуковое периодическое смешивание с высокими сдвиговыми усилиями разработано для точного соответствия вашим техническим требованиям.
Акустическая кавитация – принцип действия ультразвуковых сдвиговых усилий и смешивания
При передаче ультразвуковых волн высокой энергии в жидкости и суспензии чередующиеся циклы высокого и низкого давления (например, 20 000 циклов в секунду при 20kHz) создают в жидкости вакуумные пузырьки или полости. Эти пузырьки растут в течение нескольких циклов, пока не схлопываются с большой силой, поскольку больше не могут поглощать энергию. При схлопывании пузырьков возникают локальные экстремальные условия: температуры до 5 000K, давления до 2 000atm и струи жидкости со скоростью до 280m/s. Это явление называется кавитацией. Ультразвуковая кавитация успешно применяется для выполнения разнообразных задач смешивания, размола и измельчения, например для обработки коллоидов, порошков, текучих сред, масел, пластичных смазок, смол, эпоксидных материалов, пигментных паст, чернил, красок, силиконов, кремов, гелей, полимеров, уретанов и многих других материалов.
Ультразвуковое смешивание основано на акустической кавитации и создаваемых ею гидродинамических сдвиговых усилиях.
Почему ультразвук? – Для полного контроля процесса
Ультразвуковое смешивание позволяет точно контролировать все важные параметры процесса. Это имеет решающее значение для достижения оптимальных результатов процесса при максимальной эффективности работы.
- Амплитуда ультразвука:
- Давление:
- Продолжительность обработки ультразвуком:
- Температура:
- Вязкость:
Смещение горизонтальных участков сонотрода (ультразвукового рупора/зонда) можно регулировать в соответствии с требованиями процесса посредством настройки мощности ультразвукового устройства, выбора сонотрода и использования усиливающего рупора.
Приложение давления при обработке ультразвуком интенсифицирует процесс и называется маносоникацией (MS). При повышенном давлении ультразвуковая кавитация становится более интенсивной и бурной. Поэтому Hielscher предлагает закрытые реакторы периодического действия, допускающие работу под давлением.
Как правило, чем дольше обработка ультразвуком, тем сильнее продвигается процесс, например уменьшение размера частиц, диспергирование и т. д. – при условии, что интенсивность достаточна для воздействия на обрабатываемую среду.
Ультразвуковая обработка – это нетермический механический метод обработки. Однако, согласно закону термодинамики, энергия, переданная веществу, в конечном итоге всегда превращается в тепло. При этом превосходная энергоэффективность ультразвуковых аппаратов Hielscher обеспечивает преобразование до 90% энергии, получаемой из электрической розетки, в ультразвуковые волны и её передачу в обрабатываемую среду.
Вязкость обрабатываемой среды является важным фактором при ультразвуковой обработке. В таких применениях, как уменьшение размера частиц, размол и диспергирование, столкновения между частицами, вызванные кавитационными ударными волнами, являются одним из основных эффектов процесса, вызывающих разрушение частиц; высокая концентрация частиц благоприятна.
Ультразвуковая периодическая обработка с помощью ультразвукового аппарата UP400S
Давайте разработаем идеальное решение для вашего смешивания!
Для определения оптимальных условий процесса (= наилучший результат при минимально необходимых энергозатратах) указанные выше параметры необходимо установить в соответствии с поставленной целью процесса.
Испытания для оценки осуществимости и оптимизацию процесса можно легко проводить в лабораторном масштабе и на настольных установках. Все полученные результаты можно точно воспроизвести и линейно масштабировать до производственного масштаба. Hielscher Ultrasonics предлагает профессиональные консультации и полностью оборудованную технологическую лабораторию, где мы можем оптимизировать процесс вместе с вами или для вас!
Hielscher – ваш эксперт по решениям для ультразвуковых процессов. Свяжитесь с нами сегодня – мы с радостью порекомендуем подходящий аппарат для решения ваших прикладных задач!
Ультразвуковая промышленная система периодического действия для диспергирования и размола красителей и пигментов.
- высокая однородность диспергирования
- надёжная обработка наноматериалов
- обработка абразивных материалов
- высокая вязкость (пасты, высокая концентрация частиц)
- экономия времени до 90%
- полный контроль процесса
- полностью линейное масштабирование
- полная воспроизводимость
- подходит для водных составов и растворителей
Часто задаваемые вопросы об ультразвуковом периодическом смешивании с высокими сдвиговыми усилиями
Каковы основные области применения ультразвуковых высокоскоростных смесителей периодического действия?
Ультразвуковые высокоскоростные смесители периодического действия – это универсальные устройства, используемые для смачивания, гидратации, гомогенизации, измельчения, диспергирования, эмульгирования и растворения. Они особенно эффективны для введения твёрдых веществ, приготовления однородных дисперсий, деагломерации, уменьшения размера частиц и быстрого смешивания твёрдых веществ с жидкостями и жидкостей с жидкостями.
Как действует ультразвуковая кавитация при периодическом смешивании?
Ультразвуковая кавитация возникает при передаче ультразвуковых волн высокой энергии в жидкости, что создаёт чередующиеся циклы высокого и низкого давления. При этом образуются вакуумные пузырьки, которые растут и схлопываются с большой силой, создавая локальные экстремальные условия, такие как температуры до 5 000K, давления до 2 000 atm и струи жидкости, достигающие скорости 280 m/s. Эти интенсивные усилия способствуют эффективному смешиванию, размолу и измельчению.
Каковы ключевые преимущества ультразвуковых смесителей периодического действия Hielscher?
Ключевые преимущества включают высокую однородность диспергирования, возможность обработки наночастиц, а также возможность работы с абразивными материалами и высоковязкими средами (такими как пасты и среды с высокой концентрацией частиц). Кроме того, эти смесители обеспечивают экономию времени до 90%, полный контроль процесса, полностью линейное масштабирование и полную воспроизводимость.
Какие типы материалов можно обрабатывать с помощью ультразвуковых смесителей периодического действия?
Ультразвуковая кавитация успешно применяется для обработки широкого спектра веществ, включая коллоиды, порошки, текучие среды, масла, пластичные смазки, смолы, эпоксидные материалы, пигментные пасты, чернила, краски, силиконы, кремы, гели, полимеры и уретаны.
Как обеспечивается контроль процесса при ультразвуковом периодическом смешивании?
Контроль процесса обеспечивается точной регулировкой таких параметров, как амплитуда, давление (маносоникация), продолжительность обработки ультразвуком, температура и вязкость. Ультразвуковые аппараты Hielscher отличаются высокой энергоэффективностью, преобразуя приблизительно 95% энергии в ультразвуковые волны для обеспечения оптимальных результатов при минимальных энергозатратах.
Можно ли масштабировать процессы ультразвукового периодического смешивания от лаборатории до промышленного производства?
Да, Hielscher обеспечивает полный контроль процесса и полностью линейное масштабирование. Это позволяет точно воспроизводить результаты, полученные в лабораторном масштабе и на настольных установках, и масштабировать их до производственного масштаба. Кроме того, обработка ультразвуком позволяет просто и надёжно осуществить переход от периодической обработки к обработке в потоке.
Литература / Ссылки
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.