Akustična in hidrodinamična kavitacija pri mešanju

Kavitacija za mešanje in pripravo zmesi: Ali obstaja razlika med akustično in hidrodinamično kavitacijo? In zakaj bi bila lahko ena kavitacijska tehnologija boljša za vaš proces?
Akustična kavitacija – znana tudi kot ultrazvočna kavitacija – in hidrodinamična kavitacija sta obliki kavitacije, ki je proces rasti in kolapsa vakuumskih votlin v tekočini. Akustična kavitacija nastane, ko je tekočina izpostavljena ultrazvočnim valovom visoke intenzivnosti, hidrodinamična kavitacija pa nastane, ko tekočina teče skozi zožitev ali okoli ovire (npr. Venturijeve šobe), zaradi česar tlak pade in nastanejo parne votline.
Kavitacijske strižne sile se uporabljajo za homogenizacijo, mešanje, dispergiranje, emulgiranje, razgradnjo celic ter za sprožanje in intenziviranje kemijskih reakcij.

Čeprav tehniki akustične in hidrodinamične kavitacije uporabljata isti pojav in učinek kolapsa kavitacijskih mehurčkov, obstaja pomembna razlika med tema tehnikama, pri katerih se kavitacija ustvarja bodisi z ultrazvokom bodisi z Venturijevimi šobami.

Intenzivna ultrazvočna obdelava v vodi ustvarja kavitacijske mehurčke. Njihovo poznejše sesedanje povzroči izjemno močne mehanske strižne sile v tekočini. Ta učinek razgrajuje celice, na primer pri ekstrakciji rastlinskih snovi, ali razbije oljne kapljice v vodi na zelo majhne kapljice (emulgiranje). Zaradi kavitacijskega učinka so ultrazvočni homogenizatorji Hielscher zelo učinkoviti za dispergiranje, homogenizacijo, emulgiranje in ekstrakcijo. Hielscher Ultrasonics izdeluje ultrazvočne sonde z močjo od 50 vatov do 16000 vatov za ultrazvočne procese v laboratoriju in proizvodnji v polnem obsegu.

Tukaj spoznajte razlike med akustično in hidrodinamično kavitacijo ter razloge, zaradi katerih bi se lahko odločili za ultrazvočno napravo s sondo za svoj proces, ki temelji na kavitaciji:

Prednosti akustične kavitacije pred hidrodinamično kavitacijo

1. Večja učinkovitost: Akustična kavitacija je na splošno učinkovitejša pri ustvarjanju vakuumskih votlin, saj je energija, potrebna za ustvarjanje kavitacije, običajno manjša kot pri hidrodinamični kavitaciji. Zato so kavitatorji in kavitacijski reaktorji, ki temeljijo na ultrazvoku, energijsko učinkovitejši in gospodarnejši. Ultrazvok je energijsko najučinkovitejša metoda za ustvarjanje kavitacije. Akustična / ultrazvočna kavitacija, ki jo ustvarjajo ultrazvočne naprave s sondo, preprečuje nastajanje nepotrebnega trenja. Ultrazvočna sonda niha pravokotno in s tem preprečuje nastajanje nepotrebnega trenja, ki povzroča izgube energije. V nasprotju z akustično kavitacijo hidrodinamična kavitacija za ustvarjanje kavitacije uporablja sisteme rotor–stator ali sisteme s šobami. Obe tehniki – sistemi rotor–stator in šobe – povzročata trenje, saj mora motor poganjati velike mehanske dele. Če študije trdijo, da je hidrodinamična kavitacija energijsko učinkovita, upoštevajo le nazivno moč zadevne tehnologije in zanemarjajo dejansko porabo električne energije. Te študije običajno ne upoštevajo izgub energije zaradi trenja, ki so dobro znan in neželen učinek tehnologij hidrodinamične kavitacije.
2. Večji nadzor: Akustično kavitacijo je mogoče lažje nadzorovati in uravnavati, saj je mogoče intenzivnost ultrazvočnih valov natančno prilagoditi za doseganje želene stopnje kavitacije. Nasprotno je hidrodinamično kavitacijo težje nadzorovati, saj je odvisna od značilnosti toka tekočine in geometrije zožitve ali ovire. Poleg tega so šobe nagnjene k zamašitvam, kar povzroča prekinitve procesa in delovno zahtevno čiščenje.
3. Omogoča obdelavo skoraj vseh materialov: Medtem ko imajo Venturijeva šoba in drugi hidrodinamični pretočni reaktorji težave pri obdelavi trdnih snovi in zlasti abrazivnih materialov, lahko ultrazvočni kavitatorji zanesljivo obdelujejo skoraj vse vrste materialov. Ultrazvočni kavitacijski reaktorji lahko brez zamašitev homogenizirajo celo zmesi z visoko vsebnostjo trdnih snovi, abrazivne delce in vlaknaste materiale.
4. Večja stabilnost: Akustična kavitacija je na splošno stabilnejša od hidrodinamične kavitacije, saj so parne votline, ki nastanejo pri akustični kavitaciji, praviloma enakomerneje porazdeljene po celotni tekočini. Nasprotno lahko hidrodinamična kavitacija ustvari parne votline, ki so izrazito lokalizirane in lahko povzročijo neenakomerne ali nestabilne vzorce toka.
5. Večja vsestranskost: Akustično / ultrazvočno kavitacijo je mogoče uporabljati za širok nabor aplikacij, vključno s homogenizacijo, mešanjem, dispergiranjem, emulgiranjem, ekstrakcijo, lizo in dezintegracijo celic ter sonokemijo. Nasprotno je hidrodinamična kavitacija prvenstveno zasnovana za uravnavanje pretoka in uporabo na področju mehanike tekočin.
   Na splošno akustična kavitacija v primerjavi s hidrodinamično kavitacijo omogoča večji nadzor, učinkovitost, stabilnost in vsestranskost, zato je zelo uporabna tehnika za številne industrijske aplikacije.

Ultrazvočni kavitacijski reaktorji

Hielscher Ultrasonics vam ponuja različne ultrazvočne sonde in kavitacijske reaktorje industrijske kakovosti. Vse ultrazvočne naprave in kavitacijski reaktorji Hielscher so zasnovani za uporabo pri visoki intenzivnosti in delovanje 24/7 pri polni obremenitvi.
Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočni kavitatorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih kavitatorjev v industrijske obrate. Ultrazvočni kavitatorji Hielscher zlahka delujejo v težkih razmerah in zahtevnih okoljih.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so ultrazvočne naprave Hielscher skladne s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Zakaj Hielscher Ultrasonics?

• visoka učinkovitost
• najsodobnejša tehnologija
• zanesljivost in robustnost
• šaržna in pretočna obdelava
• za katero koli prostornino – od majhnih vial do količin, ki napolnijo tovornjake, na uro
• znanstveno dokazano
• inteligentna programska oprema
• pametne funkcije (npr. beleženje podatkov)
• CIP (čiščenje na mestu)
• preprosto in varno upravljanje
• preprosta namestitev, malo vzdrževanja
• ekonomsko ugodno (manj delovne sile, časa obdelave in energije)

Če vas zanimajo tehnika ultrazvočne kavitacije, procesi in sistemi ultrazvočnih kavitatorjev, pripravljeni za uporabo, nas kontaktirajte zdaj. Naše osebje z dolgoletnimi izkušnjami se bo z veseljem pogovorilo z vami o vaši aplikaciji!

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: