Akustická a hydrodynamická kavitácia pri miešaní

Kavitácia na miešanie a zmiešavanie: Existuje rozdiel medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou? A prečo by mohla byť jedna kavitačná technológia vhodnejšia pre váš proces?
Akustická kavitácia – známa aj ako ultrazvuková kavitácia – a hydrodynamická kavitácia sú formy kavitácie, čo je proces rastu a kolapsu vákuových dutín v kvapaline. Akustická kavitácia vzniká, keď je kvapalina vystavená ultrazvukovým vlnám s vysokou intenzitou, zatiaľ čo hydrodynamická kavitácia vzniká, keď kvapalina prúdi cez zúženie alebo okolo prekážky (napr. Venturiho dýzy), čo spôsobuje pokles tlaku a vznik parných dutín.
Kavitačné šmykové sily sa využívajú na homogenizáciu, miešanie, dispergovanie, emulgáciu, narúšanie buniek, ako aj na iniciovanie a zintenzívnenie chemických reakcií.

Hoci techniky akustickej aj hydrodynamickej kavitácie využívajú rovnaký jav a účinok kolapsu kavitačných bublín, medzi týmito dvoma technikami, pri ktorých sa kavitácia vytvára buď ultrazvukom, alebo pomocou Venturiho dýz, existuje významný rozdiel.

Intenzívna sonikácia vytvára vo vode kavitačné bubliny. Následný kolaps kavitačných bublín vyvoláva v kvapaline extrémne mechanické šmykové sily. Tento účinok narúša bunky, napríklad pri extrakcii rastlinných materiálov, alebo rozbíja kvapôčky oleja vo vode na veľmi malé kvapôčky (emulgácia). Vďaka kavitačnému účinku sú ultrazvukové homogenizátory Hielscher veľmi účinným prostriedkom na dispergovanie, homogenizáciu, emulgáciu a extrakciu. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába ultrazvukové sondy s výkonom od 50 wattov do 16000 wattov na sonikačné procesy v laboratóriu aj v plnej výrobnej prevádzke.

Tu sa dozviete, aké rozdiely existujú medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou a prečo by ste si pre svoj proces využívajúci kavitáciu mohli vybrať sondový ultrazvukový procesor:

Výhody akustickej kavitácie oproti hydrodynamickej kavitácii

1. Vyššia účinnosť: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti účinnejšia pri vytváraní vákuových dutín, pretože energia potrebná na vyvolanie kavitácie je zvyčajne nižšia než pri hydrodynamickej kavitácii. Kavitátory a kavitačné reaktory využívajúce ultrazvuk sú preto energeticky účinnejšie a hospodárnejšie. Ultrazvuk je energeticky najúčinnejšia metóda vytvárania kavitácie. Akustická / ultrazvuková kavitácia generovaná sondovými ultrazvukovými procesormi zabraňuje vzniku zbytočného trenia. Ultrazvuková sonda kmitá kolmo, čím zabraňuje vzniku zbytočného trenia, ktoré plytvá energiou. Na rozdiel od akustickej kavitácie využíva hydrodynamická kavitácia na vytváranie kavitácie systémy rotor–stator alebo dýzové systémy. Obe techniky – systémy rotor–stator aj dýzy – spôsobujú trenie, pretože motor musí poháňať veľké mechanické časti. Ak štúdie uvádzajú energetickú účinnosť hydrodynamickej kavitácie, zohľadňujú iba menovitý výkon príslušnej technológie a zanedbávajú skutočnú spotrebu energie. Tieto štúdie zvyčajne nezohľadňujú energetické straty trením, ktoré sú dobre známym a nežiaducim účinkom technológií hydrodynamickej kavitácie.
2. Lepšia kontrola: Akustickú kavitáciu možno jednoduchšie riadiť a regulovať, pretože intenzitu ultrazvukových vĺn možno presne nastaviť tak, aby sa dosiahla požadovaná úroveň kavitácie. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia sa riadi ťažšie, pretože závisí od charakteristík prúdenia kvapaliny a geometrie zúženia alebo prekážky. Dýzy sú navyše náchylné na upchávanie, čo vedie k prerušeniam procesu a prácnemu čisteniu.
3. Možnosť spracovať takmer všetky materiály: Zatiaľ čo Venturiho dýza a iné hydrodynamické prietokové reaktory majú ťažkosti so spracovaním tuhých látok, najmä abrazívnych materiálov, ultrazvukové kavitátory dokážu spoľahlivo spracovať takmer akýkoľvek typ materiálu. Ultrazvukové kavitačné reaktory dokážu bez upchávania homogenizovať aj zmesi s vysokým obsahom tuhých látok, abrazívne častice a vláknité materiály.
4. Vyššia stabilita: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti stabilnejšia než hydrodynamická kavitácia, pretože parné dutiny vytvárané akustickou kavitáciou bývajú rovnomernejšie rozložené v celej kvapaline. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia môže vytvárať parné dutiny, ktoré sú sústredené vo veľmi úzko vymedzených oblastiach a môžu viesť k nerovnomernému alebo nestabilnému prúdeniu.
5. Väčšia všestrannosť: Akustickú / ultrazvukovú kavitáciu možno využiť v širokej škále aplikácií vrátane homogenizácie, miešania, dispergovania, emulgácie, extrakcie, lýzy a dezintegrácie buniek, ako aj v sonochémii. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia je primárne určená na reguláciu prúdenia a aplikácie v mechanike tekutín.
   Celkovo akustická kavitácia ponúka v porovnaní s hydrodynamickou kavitáciou lepšiu kontrolu, vyššiu účinnosť, stabilitu a všestrannosť, vďaka čomu je veľmi užitočnou technikou pre mnohé priemyselné aplikácie.

Ultrazvukové kavitačné reaktory

Hielscher Ultrasonics vám ponúka široký výber ultrazvukových sond a kavitačných reaktorov priemyselnej kvality. Všetky ultrazvukové procesory a kavitačné reaktory Hielscher sú navrhnuté pre aplikácie s vysokou intenzitou a nepretržitú prevádzku 24/7 pri plnom zaťažení.
Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové kavitátory Hielscher sú známe najvyššími štandardmi kvality a konštrukcie. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových kavitátorov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové kavitátory Hielscher si ľahko poradia s drsnými podmienkami a náročnými prostrediami.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové procesory s najmodernejšou technológiou a jednoduchým používaním. Ultrazvukové procesory Hielscher sú samozrejme v súlade s požiadavkami CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Prečo Hielscher Ultrasonics?

• vysoká účinnosť
• najmodernejšia technológia
• spoľahlivosť a robustnosť
• dávkové a prietokové spracovanie
• pre akýkoľvek objem – od malých liekoviek až po objemy nákladných vozidiel za hodinu
• vedecky overené
• inteligentný softvér
• inteligentné funkcie (napr. zaznamenávanie údajov)
• CIP (čistenie na mieste)
• jednoduchá a bezpečná obsluha
• jednoduchá inštalácia, nenáročná údržba
• ekonomické výhody (menej pracovnej sily, kratší čas spracovania, nižšia spotreba energie)

Ak máte záujem o techniku ultrazvukovej kavitácie, procesy a ultrazvukové kavitačné systémy pripravené na prevádzku, kontaktujte nás teraz. Naši pracovníci s dlhoročnými skúsenosťami s vami radi prediskutujú vašu aplikáciu!

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových procesorov: