Hielscher Ultrazvukové technológie

Probe Sonication vs. Ultrasonic Bath: Porovnanie účinnosti

Ultrazvukom procesy môžu byť vykonávané pomocou sondy-typ ultrazvukového homogenizátor alebo Ultrazvukový kúpeľ. Hoci obidve techniky používajú ultrazvuk na vzorku, existujú výrazné rozdiely v účinnosti, efektívnosti a procesných schopností.

Požadované účinky ultrazvukom kvapalín – Vrátane homogenizácia, dispergačné, rozdružovanie, frézovanie, emulgácia, ťažba, Rozpadu, rozpad a sonochemical účinky – sú spôsobené kavitácia. Zavedením vysokého výkonu ultrazvuk do kvapalného média, zvukové vlny sú prenášané v tekutine a vytvoriť striedavý vysokotlakové (kompresia) a nízkotlakové (rarefaction) cykly, s mierou v závislosti na frekvencii. Počas nízkotlakového cyklu, High-intenzita ultrazvukových vĺn vytvoriť malé vákuové bubliny alebo dutín v kvapaline. Keď bubliny dosiahnuť objemu, na ktorom už nemôžu absorbovať energiu, sa zrúti násilne počas vysokotlakového cyklu. Tento jav sa nazýva Kavitácia. Počas implozie veľmi vysoké teploty (cca 5, 000K) a tlaky (cca 2 000 ATM) sú dosiahnuté lokálne. Imploze kavitácie bublina tiež vedie tekuté trysky až 280m/s rýchlosťou. [Suslick 1998]

Kavitácia bubliny môžu byť rozlíšené v stabilných a prechodné bubliny. (Kliknite pre zväčšenie!)

Moholkar et al. (2000) zistil, že bubliny v regióne najvyššej kavitácie intenzita prešla prechodným pohybom, zatiaľ čo bubliny v regióne najnižšej intenzity kavitácie prešiel stabilný/oscilátory pohybu. Prechodný kolaps bublín, ktorý vedie k lokálnej teplote a maximálnemu tlaku, je v koreňovom adresári pozorovaných účinkov ultrazvuku na chemické systémy.
Intenzita ultrazvukom je funkcia energetického vstupu a sonotrode povrchu oblasti. Pre daný energetický vstup platí: čím väčšia je plocha na sonotrode, tým nižšia je intenzita ultrazvuku.
Ultrazvukové vlny môžu byť generované rôznymi typmi ultrazvukových systémov. V nasledujúcich, rozdiely medzi ultrazvukom pomocou ultrazvukového kúpeľa, ultrazvukové sondy zariadenia v otvorenej nádobe a ultrazvukové sondy zariadenia s prietoková bunka komory sa porovná.

Porovnanie cavitational Hot Spot distribúcie

Ultrazvukový kúpeľ

V ultrazvukovom kúpeli, Kavitácia nastane non-konkačný a nekontrolovateľne distribuovaný cez nádrž. Sonikácia efekt je nízkej intenzity a Nerovnomerne Šíriť. Opakovateľnosť a škálovateľnosť procesu je veľmi zlá.
Na obrázku nižšie sú uvedené výsledky fólie testovania v ultrazvukovej nádrži. Preto je tenká hliníková alebo plechová fólia umiestnená v spodnej časti vody naplnenej ultrazvukovou nádržou. Po sonikácii sú viditeľné jediné erózie známky. Tieto jediné perforované škvrny a diery v fólii naznačujú cavitational horúce škvrny. Vzhľadom na nízka energetická a Nerovnomerné distribúcia ultrazvuku v nádrži, erózie známky sa vyskytujú len na mieste-múdry. Preto, ultrazvukové kúpele sú väčšinou používané pre čistenie aplikácií.

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" vyskytujú veľmi nerovnomerne. (Kliknite pre zväčšenie!)
Nižšie uvedené údaje ukazujú nerovnomerné rozloženie cavitational horúcich škvŕn v ultrazvukovom kúpeli. V obr. 2, vaňa s dolnej časti 20×10 cm bola použitá.
Nerovnomerné kavitácie v ultrazvukovom kúpeli (kliknite pre zväčšenie!)

Pre merania znázornené na obr. 3 sa použil Ultrazvukový kúpeľ s spodným priestorom 12x10cm.
Na obrázku sa zobrazuje nerovnomerné priestorové rozloženie ultrazvukových horúcich škvŕn v ultrazvukovom kúpeli. (Kliknite pre zväčšenie!)
Obidva merania ukazujú, že distribúcia ultrazvukového ožiarenia poľa v ultrazvukových nádržiach je veľmi nerovnomerná.
Štúdia ultrazvukového ožarovania na rôznych miestach v kúpeli vykazuje významné priestorové variácie v intenzite kavitácie v ultrazvukovom kúpeli.

4 nižšie porovnáva účinnosť ultrazvukového kúpeľa a ultrazvukové sondy zariadenia ilustrované odfarbenie azo farbivo metyl Violet.
Vyššia účinnosť sondy-typ ultrazvukom (kliknite pre zväčšenie!)
Dhanalakshmi et al. našiel vo svojej štúdii, že sonda typu Ultrazvukový zariadenia majú vysoká lokalizovaná v porovnaní s typom nádrže a tým aj väčší lokalizovaný účinok, ako je znázornené na obr. 4. To znamená, že vyššia intenzita a účinnosť ultrazvukom procesu.
Ultrazvukový nastavenie, ako je znázornené na obrázku 4, umožňuje plnú kontrolu nad najdôležitejšie parametre – amplitúda, tlak, teplota, viskozita, koncentrácia, reaktor objemu.

Sonikácia typu sondy je veľmi efektívna a efektívna životopisy a zhluk kúpeľ

Sonikácia typu sondy s UP200Ht

Kontaktujte nás / požiadajte o ďalšie informácie

Porozprávajte sa s nami o vaše požiadavky na spracovanie. Odporučíme najvhodnejšie nastavenie a spracovanie parametrov pre váš projekt.





Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: Ultrazvukový sonotrode prenos zvukových vĺn do kvapaliny. Na zahmlievaniu pod sonotrode na povrchu naznačuje cavitational Hot Spot oblasti.

Výhody sonda Sonikácia:

  • Intenzívne
  • Zamerané
  • plne kontrolovateľné
  • rovnomerné rozdelenie
  • Reprodukovateľné
  • Lineárna mierka-up
  • šarže a in-line

Ultrazvukové sondy zariadenia v otvorenej kadičky

Keď sú vzorky sonicated pomocou ultrazvukovej sondy zariadenia, intenzívne ultrazvukom zóna je priamo pod sonotrode/sondy. Ultrazvukový ožarovanie vzdialenosť je obmedzená na určitú oblasť sonotrode tip. (pozri obr. 1)
Ultrazvukové procesy v otvorených kadičky sa väčšinou používajú na testovanie uskutočniteľnosti a na prípravu vzoriek menších objemov.

Ultrazvukové sondy zariadenia v nepretržitom prietoku režime

Najsofistikovanejšie výsledky ultrazvukom sú dosiahnuté kontinuálne spracovanie v uzavretom prietoku-through režime. Všetok materiál je spracovaný rovnakou ultrazvukovou intenzitou ako prietoková cesta a doba zdržania v ultrazvukovom reaktorovej komore je kontrolovaná.

Ultrazvukový inline spracovanie s tokom bunky reaktora (kliknite pre zväčšenie!)

Pic. 4:1kW Ultrazvukový systém Uip1000hd s prietoková bunka a čerpadlo

Výsledky procesu ultrazvukového spracovania kvapaliny pre danú konfiguráciu parametra sú funkciou energie na spracovaný zväzok. Funkcia sa mení s úpravami jednotlivých parametrov. Okrem toho, skutočný výkon a intenzita na plochu sonotrode ultrazvukové jednotky závisí od parametrov.

Medzi najdôležitejšie parametre ultrazvukového spracovania patrí amplitúda (A), tlak (p), objem reaktora (VR), teplota (T) a viskozita (η).

Cavitational vplyv ultrazvukového spracovania závisí od intenzity povrchu, ktorá je rozkladajú amplitúdou (A), tlak (p), objem reaktora (VR), teplota (T), viskozita (η) a ďalšie. Znamienko plus a mínus naznačujú pozitívny alebo negatívny vplyv špecifického parametra na intenzitu ultrazvukom.

Kontrolou najdôležitejším parametrom procesu ultrazvukom proces je plne opakovateľný a dosiahnuté výsledky môžu byť zmenšený úplne lineárne. Rôzne typy sonotród a Ultrazvukový tok bunky reaktorov umožňujú adaptačné na špecifické požiadavky na proces.

Zhrnutie

Zatiaľ čo Ultrazvukový kúpeľ poskytuje Slabý sonikácie s cca. 20-40 W/L a veľmi nejednotná Distribúcie ultrazvukové sondy-typ zariadenia možno ľahko pár cca. 20,000 W/L do spracovaného média. To znamená, že ultrazvukové sondy typu zariadenia vyniká Ultrazvukový kúpeľ faktorom 1000 (1000x vyšší energetický vstup na objem) v dôsledku Zamerané a Jednotné Ultrazvukový napájací vstup. Úplná kontrola nad najdôležitejšími parametrami ultrazvukom zaisťuje úplne reprodukovateľné výsledky a Lineárna škálovateľnosť výsledkov procesu.

Výkonná sonikácia s sondou typu ultrasonicator.

Pic. 3: ultrazvukom v otvorenej testovacej skúmavke pomocou ultrazvukové laboratórne zariadenie sonotrode/sonda

Literatúra / Referencie

 

  • Dhanalakshmi, N. P.; Nagarajan, R. (2011): Ultrazvukový intenzifikácia chemickej degradácie Metylfialovej: experimentálne štúdie. In: svety aCSD. Sci. enginee tech 2011, Vol. 59, 537-542.
  • Kiani, H.; Zhang, Z. Delgado, A.; Slnko, D.-W. (2011): ultrazvuk asistovanej nukleácie niektorých kvapalných a pevných modelov potravín počas mrazu. In: Food res. Intl. 2011, Vol. 44/No. 9, 2915-2921.
  • Moholkar, V. S.; Sable, S. P.; Pandit, A. B. (2000): mapovanie kavitácie intenzity v ultrazvukovom kúpeli pomocou akustickej emisie. In: AIChE J. 2000, Vol. 46/č. 4, 684-694.
  • Nascentes, C. C.; Korn, M.; Sousa, C. S.; Arruda, M.a. Z. (2001): použitie ultrazvukových kúpeľov pre analytické aplikácie: nový prístup pre podmienky optimalizácie. V: J. Braz. chem. SoC. 2001, Vol. 12/No. 1, 57-63.
  • Santos, H. M.; Lodeiro, C., Capelo-Martinez, J.-L. (2009): sila ultrazvuku. In: ultrazvuk v chémii: analytické aplikácie. (ed. podľa J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer encyklopédia chemickej technológie; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, zv. 26, 517-541.

 

Kontaktujte nás / požiadajte o ďalšie informácie

Porozprávajte sa s nami o vaše požiadavky na spracovanie. Odporučíme najvhodnejšie nastavenie a spracovanie parametrov pre váš projekt.





Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,




Fakty stojí za to vedieť

Ultrazvukové tkanivo homogenizers sú často označované ako sonda sonicator, Sonic lyser, ultrazvuk disruptor, Ultrazvukový mlynček, sono-ruptor, sonifier, Sonic dismembrator, bunkovej disruptora, Ultrazvukový rozprašovačom alebo dezriešiteľ. Rôzne termíny vyplývajú z rôznych aplikácií, ktoré môžu byť splnené ultrazvukom.