Akustická vs hydrodynamická kavitácia pre miešacie aplikácie
Kavitácia na miešanie a miešanie: Je rozdiel medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou? A prečo by jedna kavitačná technológia mohla byť pre váš proces lepšia?
Akustické kavitácie – tiež známy 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 dýza), čo spôsobuje pokles tlaku a tvorbu dutín pár.
Kavitačné šmykové sily sa používajú na homogenizáciu, miešanie, dispergáciu, emulgáciu, narušenie buniek, ako aj na iniciovanie a zintenzívnenie chemických reakcií.
Ultrazvuková kavitácia na kaskádovej sonde ultrasonicator UIP1000hdT (1000 wattov, 20kHz) v sklenenom reaktore.
Tu sa dozviete, aké rozdiely existujú medzi akustickou a hydrodynamickou kavitáciou a prečo by ste si mohli chcieť vybrať ultrazvukový prístroj sondového typu pre váš proces riadený kavitáciou:
Výhody akustickej kavitácie oproti hydrodynamickej kavitácii
- Účinnejšia: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti účinnejšia pri vytváraní vákuových dutín, pretože energia potrebná na vytvorenie kavitácie je zvyčajne nižšia ako pri hydrodynamickej kavitácii. Preto sú ultrazvukové kavitátory a kavitačné reaktory energeticky efektívnejšie a hospodárnejšie. Ultrazvuk je energeticky najúčinnejšou metódou na výrobu kavitácie. Akustická / ultrazvuková kavitácia generovaná sondami-ultrasonicators zabraňuje vzniku zbytočného trenia. Ultrazvuková sonda osciluje kolmo a zabraňuje vzniku zbytočného trenia, ktoré plytvá energiou. Na rozdiel od akustickej kavitácie, hydrodynamická kavitácia využíva rotor-stator alebo tryskové systémy na vytvorenie kavitácie. Obe techniky – rotorové statory a dýzy – spôsobiť trenie, pretože motor musí poháňať veľké mechanické časti. Ak štúdie tvrdia, že hydrodynamické kavitácie sú energeticky účinné, berú do úvahy iba nominálny výkon príslušnej technológie a zanedbávajú skutočnú spotrebu energie. Tieto štúdie zvyčajne nezohľadňujú stratu trecej energie, 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 produkovala požadovanú úroveň kavitácie. Naproti tomu hydrodynamickú kavitáciu je ťažšie kontrolovať, pretože závisí od prietokových charakteristík kvapaliny a geometrie zúženia alebo prekážky. Okrem toho sú trysky náchylné na upchatie, čo má za následok prerušenie procesu a čistenie intenzívne po práci.
- Zvládne takmer všetky materiály: Zatiaľ čo Venturiho dýza a iné hydrodynamické prietokové reaktory majú ťažkosti s manipuláciou s pevnými látkami a najmä s abrazívnymi materiálmi, ultrazvukové kavitátory dokážu spoľahlivo spracovať takmer akýkoľvek typ materiálu. Ultrazvukové kavitačné reaktory môžu homogenizovať aj vysoké pevné zaťaženie, abrazívne častice a vláknité materiály bez upchatia.
- Väčšia stabilita: Akustická kavitácia je vo všeobecnosti stabilnejšia ako hydrodynamická kavitácia, pretože dutiny pary produkované akustickou kavitáciou majú tendenciu byť rovnomernejšie rozložené v celej kvapaline. Naproti tomu hydrodynamická kavitácia môže produkovať dutiny pár, 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 určená na riadenie prietoku a aplikácie 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
Hielscher Ultrasonics vám ponúka rôzne priemyselné ultrazvukové sondy a kavitačné reaktory. Všetky Hielscher ultrasonicators a kavitačné reaktory sú určené pre vysoko intenzívne aplikácie a 24/7 prevádzku pri plnom zaťažení.
Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku
Hielscher ultrazvukové kavitátory sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a dizajnu. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú hladkú integráciu našich ultrazvukových kavitátorov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredia ľahko zvládajú ultrazvukové kavitátory Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť certifikovaná podľa ISO a kladie osobitný dôraz na vysoko výkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Samozrejme, Hielscher ultrasonicators sú v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Prečo Hielscher Ultrasonics?
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- Spoľahlivosť & Robustnosť
- Dávkové & Inline
- pre akýkoľvek objem – od malých injekčných liekoviek až po kamióny za hodinu
- Vedecky dokázané
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. protokolovanie údajov)
- CIP (čisté miesto)
- Jednoduchá a bezpečná prevádzka
- jednoduchá inštalácia, nízka údržba
- ekonomicky výhodné (menej pracovnej sily, čas spracovania, energia)
Ak máte záujem o ultrazvukovú kavitačnú techniku, procesy a ultrazvukové kavitačné systémy pripravené na prevádzku, kontaktujte nás. Naši dlhoroční skúsení pracovníci s vami radi prediskutujú vašu žiadosť!
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:
| Objem šarže | prietok | Odporúčané Devices |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 02 až 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné 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.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.