Ultrazvuková kavitácia v kvapalinách
Ultrazvukové vlny vysokej intenzity ultrazvuk generovať kavitácie v kvapalinách. Kavitácia spôsobuje extrémne účinky lokálne, ako sú tekuté trysky až 1000km/HR, tlaky až 2000atm a teploty až 5000 Kelvin.
O ultrazvukovej kavitácii
Pri sonicating kvapaliny s vysokou intenzitou, zvukové vlny, ktoré šíria do kvapalných médií za následok 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.
Akustická kavitácia (generovaná výkonovým ultrazvukom) vytvára lokálne extrémne podmienky, tzv. sonomechanické a sonochemické účinky. Vďaka týmto účinkom ultrazvukom podporuje chemické reakcie vedúce k vyšším výnosom, rýchlejšej rýchlosti reakcie, novým dráham a zlepšeniu celkovej účinnosti.
Ultrazvuková kavitácia na kaskádovej sonde ultrasonicator UIP1000hdT (1000 wattov, 20kHz) v sklenenom reaktore.
Video z akustickej kavitácie
Aplikácie kavitácie
Účinky sa môžu používať v kvapalinách pre mnohé procesy, napríklad na miešanie a miešanie, deagglomeration, frézovanie a buniek dezintegrácie. Najmä vysoké šmyku kvapalných trysiek spôsobuje trhliny v častíc povrchy a Inter-častíc zrážky.
Vysokorýchlostná sekvencia (od a po f) rámov ilustrujúcich sono-mechanickú exfoliáciu grafitovej vločky vo vode pomocou UP200S, ultrazvukom 200W s 3 mm sonotródou. Šípky ukazujú miesto štiepenia (exfoliácie) s kavitačnými bublinami prenikajúcimi do rozdelenia.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses)
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
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 |
| neuv | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| neuv | väčšia | strapec UIP16000 |
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.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.