Akustická vs hydrodynamická kavitácia pre miešacie aplikácie
Kavitácia na miešanie a miešanie: Je rozdiel medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou? A prečo by mohla byť jedna kavitačná technológia pre váš proces lepšia?
akustická kavitácia – známa aj ako ultrazvuková kavitácia – a hydrodynamická kavitácia sú obe formy kavitácie, čo je proces rastu a kolapsu vákuových dutín v kvapaline. Akustická kavitácia nastáva, keď je kvapalina vystavená ultrazvukovým vlnám s vysokou intenzitou, zatiaľ čo hydrodynamická kavitácia nastáva, keď kvapalina prúdi cez zúženie alebo okolo prekážky (napr. Venturiho dýzy), čo spôsobuje pokles tlaku a tvorbu parných dutín.
Kavitačné šmykové sily sa používajú na homogenizáciu, miešanie, dispergáciu, emulgáciu, narušenie buniek, ako aj na iniciáciu a zintenzívnenie chemických reakcií.
Ultrazvuková kavitácia na kaskatródovej sonde ultrazvuku UIP1000hdT (1000 wattov, 20 kHz) v sklenenom reaktore.
Tu sa dozviete, aké rozdiely existujú medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou a prečo by ste si mohli chcieť vybrať ultrazvukový ultrazvuk typu sondy pre váš proces poháňaný kavitáciou:
Výhody akustické kavitácie oproti hydrodynamickej kavitácii
- Efektívnejšia: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti účinnejšia pri vytváraní vákuových dutín, pretože energia potrebná na výrobu kavitácie je zvyčajne nižšia ako pri hydrodynamickej kavitácii. Preto sú kawitátory a kavitačné reaktory na báze ultrazvuku energeticky účinnejšie a ekonomickejšie. Ultrazvuk je energeticky najúčinnejšou metódou na výrobu kavitácie. Akustická / ultrazvuková kavitácia generovaná ultrazvukovými sondami zabraňuje vytváraniu zbytočného trenia. Ultrazvuková sonda osciluje kolmo a zabraňuje vytváraniu zbytočného trenia, ktoré plytvá energiou. Na rozdiel od akustickej kavitácie využíva hydrodynamická kavitácia na generovanie kavitácie systémy rotor-stator alebo dýzy. Obe techniky – Rotor-statory a dýzy – spôsobiť trenie, pretože motor musí poháňať veľké mechanické časti. Ak štúdie poukazujú na energetickú účinnosť hydrodynamických kavitácií, berú do úvahy iba menovitý výkon príslušnej technológie a zanedbávajú skutočnú spotrebu energie. Tieto štúdie zvyčajne nezohľadňujú stratu energie trenia, ktorá je dobre známym a nežiaducim účinkom hydrodynamických kavitačných technológií.
- Väčšia kontrola: Akustickú kavitáciu je možné ľahšie kontrolovať a regulovať, pretože intenzitu ultrazvukových vĺn je možné presne nastaviť tak, aby sa dosiahla požadovaná úroveň kavitácie. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia je ťažšie kontrolovateľná, pretože závisí od prietokových charakteristík kvapaliny a geometrie zúženia alebo prekážky. Okrem toho sú trysky náchylné na upchávanie, čo má za následok prerušenie procesu a náročné čistenie.
- Dokáže spracovať takmer všetky materiály: Zatiaľ čo Venturiho dýza a iné hydrodynamické prietokové reaktory majú ťažkosti s manipuláciou s pevnými látkami a najmä abrazívnymi materiálmi, ultrazvukové kavitátory dokážu spoľahlivo spracovať takmer akýkoľvek typ materiálu. Ultrazvukové kavitačné reaktory dokážu homogenizovať aj vysoké pevné zaťaženie, abrazívne častice a vláknité materiály bez upchávania.
- Väčšia stabilita: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti stabilnejšia ako hydrodynamická kavitácia, pretože parné dutiny vytvorené akustickou kavitáciou majú tendenciu byť rovnomernejšie rozložené v celej kvapaline. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia môže vytvárať parné dutiny, ktoré sú vysoko lokalizované a môžu viesť k nerovnomerným alebo nestabilným prietokovým vzorom.
- Väčšia všestrannosť: Akustická / ultrazvuková kavitácia môže byť použitá v širokej škále aplikácií, vrátane homogenizácie, miešania, dispergácie, emulgácie, extrakcie, lýzy a rozpadu buniek, ako aj pre sonochémiu. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia je primárne navrhnutá pre aplikácie riadenia prietoku a mechaniky tekutín.
Celkovo akustická kavitácia ponúka väčšiu kontrolu, účinnosť, stabilitu a všestrannosť v porovnaní s hydrodynamickou kavitáciou, čo z nej robí veľmi užitočnú techniku pre mnohé priemyselné aplikácie.
Ultrazvukové kavitačné reaktory
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vám ponúka rôzne ultrazvukové sondy a kavitačné reaktory priemyselnej kvality. Všetky ultrazvukové a kavitačné reaktory Hielscher sú určené pre aplikácie s vysokou intenzitou a prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri plnom zaťažení.
Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové kavitátory Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a dizajnovými štandardmi. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových kavitátorov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredie ľahko zvládnu ultrazvukové kavitátory Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Prečo Hielscher Ultrasonics?
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- spoľahlivosť & odolnosť
- dávka & Inline
- pre akýkoľvek objem – od malých liekoviek až po kamióny za hodinu
- vedecky dokázané
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. protokolovanie údajov)
- CIP (čistenie na mieste)
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- jednoduchá inštalácia, nízka údržba
- ekonomicky výhodné (menej pracovnej sily, času spracovania, energie)
Ak máte záujem o ultrazvukovú kavitačnú techniku, procesy a ultrazvukové kavitátorové systémy pripravené na prevádzku, kontaktujte nás. Náš dlhoročný skúsený personál s vami rád prediskutuje vašu žiadosť!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Braeutigam, Patrick (2015): Degradation of Organic Micropollutants by Hydrodynamic and/or Acoustic Cavitation. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer 2015.
- Abhinav Priyadarshi, Mohammad Khavari, Tungky Subroto, Marcello Conte, Paul Prentice, Koulis Pericleous, Dmitry Eskin, John Durodola, Iakovos Tzanakis (2021): On the governing fragmentation mechanism of primary intermetallics by induced cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 70, 2021.
- Mottyll, S.; Skoda, R. (2015): Numerical 3D flow simulation of attached cavitation structures at ultrasonic horn tips and statistical evaluation of flow aggressiveness via load collectives. Journal of Physics: Conference Series, Volume 656, 9th International Symposium on Cavitation (CAV2015) 6–10 December 2015, Lausanne, Switzerland.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.