Akustična in hidrodinamična kavitacija za mešanje
Kavitacija za mešanje in mešanje: Ali obstaja razlika med akustično in hidrodinamično kavitacijo? In zakaj bi bila ena tehnologija kavitacije boljša za vaš proces?
akustična kavitacija – znana tudi kot ultrazvočna kavitacija – in hidrodinamična kavitacija sta obe obliki kavitacije, ki je proces rasti in propada vakuumskih votlin v tekočini. Akustična kavitacija se pojavi, ko je tekočina izpostavljena ultrazvočnim valovom visoke intenzivnosti, medtem ko se hidrodinamična kavitacija pojavi, ko tekočina teče skozi zoženje ali okoli ovire (npr. Venturijeve šobe), kar povzroči padec tlaka in nastanek parnih votlin.
Kavitacijske strižne sile se uporabljajo za homogenizacijo, mešanje, disperzijo, emulgiranje, razbijanje celic ter za sprožitev in intenziviranje kemijskih reakcij.
Ultrazvočna kavitacija na kaskatrodni sondi ultrazvočnega UIP1000hdT (1000 vatov, 20kHz) v steklenem reaktorju.
Tukaj se naučite, kakšne so razlike med akustično in hidrodinamično kavitacijo in zakaj bi morda želeli izbrati ultrazvočni zvočnik za vaš proces, ki ga poganja kavitacija:
Prednosti akustične kavitacije pred hidrodinamično kavitacijo
- Učinkovitejši: Akustična kavitacija je na splošno učinkovitejša pri ustvarjanju vakuumskih votlin, saj je energija, potrebna za proizvodnjo kavitacije, običajno nižja kot pri hidrodinamični kavitaciji. Zato so ultrazvočni kavitatorji in kavitacijski reaktorji energetsko učinkovitejši in ekonomičnejši. Ultrazvok je energetsko najučinkovitejša metoda za proizvodnjo kavitacije. Akustična? ultrazvočna kavitacija, ki jo ustvarjajo ultrazvočni sondi, preprečuje nastanek nepotrebnega trenja. Ultrazvočna sonda niha pravokotno in preprečuje nepotrebno trenje, ki zapravlja energijo. V nasprotju z akustično kavitacijo hidrodinamična kavitacija uporablja sisteme rotor-stator ali šob za ustvarjanje kavitacije. Obe tehniki – Rotor-statorji in šobe – povzroči trenje, saj mora motor poganjati velike mehanske dele. Če študije zahtevajo energetsko učinkovitost hidrodinamičnih kavitacij, upoštevajo le nazivno moč zadevne tehnologije in zanemarjajo dejansko porabo energije. Te študije običajno ne upoštevajo izgube energije trenja, ki je dobro znan in nezaželen učinek tehnologij hidrodinamične kavitacije.
- Večji nadzor: Akustično kavitacijo je mogoče lažje nadzorovati in regulirati, saj je intenzivnost ultrazvočnih valov mogoče natančno prilagoditi, da se ustvari želena raven kavitacije. Nasprotno pa je hidrodinamično kavitacijo težje nadzorovati, saj je odvisna od pretočnih lastnosti tekočine in geometrije zožitve ali ovire. Poleg tega so šobe nagnjene k zamašitvi, kar ima za posledico prekinitve procesa in delovno intenzivno čiščenje.
- Lahko ravna s skoraj vsemi materiali: Medtem ko imajo Venturijeva šoba in drugi hidrodinamični reaktorji težave pri ravnanju s trdnimi snovmi in zlasti abrazivnimi materiali, lahko ultrazvočni kavitatorji zanesljivo obdelajo skoraj vse vrste materialov. Ultrazvočni kavitacijski reaktorji lahko homogenizirajo tudi visoke trdne obremenitve, abrazivne delce in vlaknaste materiale brez zamašitve.
- Večja stabilnost: Akustična kavitacija je na splošno bolj stabilna kot hidrodinamična kavitacija, saj so parne votline, ki nastanejo pri akustični kavitaciji, bolj enakomerno porazdeljene po tekočini. Nasprotno pa lahko hidrodinamična kavitacija proizvede parne votline, ki so zelo lokalizirane in lahko povzročijo neenakomerne ali nestabilne vzorce toka.
- Večja vsestranskost: Akustična? ultrazvočna kavitacija se lahko uporablja v številnih aplikacijah, vključno s homogenizacijo, mešanjem, disperziranjem, emulgiranjem, ekstrakcijo, lizo in razpadom celic ter za sonokemijo. V nasprotju s tem je hidrodinamična kavitacija zasnovana predvsem za nadzor pretoka in mehanike tekočin.
Na splošno akustična kavitacija ponuja večji nadzor, učinkovitost, stabilnost in vsestranskost v primerjavi s hidrodinamično kavitacijo, zaradi česar je zelo uporabna tehnika za številne industrijske aplikacije.
Ultrazvočni kavitacijski reaktorji
Hielscher Ultrasonics vam ponuja različne industrijske ultrazvočne sonde in kavitacijske reaktorje. Vsi Hielscherjevi ultrazvočni in kavitacijski reaktorji so zasnovani za visoko intenzivne aplikacije in 24/7 delovanje pri polni obremenitvi.
Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji
Hielscher ultrazvočni kavitatorji so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno delovanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih kavitatorjev v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladujejo Hielscher ultrazvočni kavitatorji.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Zakaj Hielscher Ultrasonics?
- visoka učinkovitost
- Najsodobnejša tehnologija
- Zanesljivost & Robustnosti
- Serije & Inline
- za poljuben volumen – od majhnih vial do tovornih vozil na uro
- znanstveno dokazano
- Inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. protokoliranje podatkov)
- CIP (čiščenje na mestu)
- enostavno in varno upravljanje
- enostavna namestitev, nizko vzdrževanje
- ekonomsko koristno (manj delovne sile, časa obdelave, energije)
Če vas zanima tehnika ultrazvočne kavitacije, procesi in ultrazvočni kavitatorski sistemi, pripravljeni za uporabo, nas kontaktirajte. Naše dolgoletno izkušeno osebje se bo z vami z veseljem pogovorilo o vaši prijavi!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml? min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml? min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas!? Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura? Reference
- 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 proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.