Ultrasonic kavitacije v tekočine
Ultrazvočni valovi ultrazvoku visoke intenzivnosti ustvarjajo kavitacija v tekočinah. Kavitacije povzročajo ekstremne učinke lokalno, kot so tekoči curki do 1000 km / h, tlaki do 2000atm in temperaturah do 5000 Kelvina.
O ultrazvočni kavitaciji
Ko sonifikacijo tekočine pri visoki intenzivnosti, zvočne valove, ki razmnozujemo v tekočem mediju povzroči izmenično visokim tlakom (kompresijo) in nizkotlačni (redčenje) cikluse, s stopnjami glede na frekvenco. Med ciklom nizkotlačni, visoke intenzivnosti ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne vakuumske mehurčki ali praznin v tekočini. Ko se mehurčki doseči količino, po kateri ne more več absorbirajo energijo, so med ciklom z visokim tlakom kolaps nasilno. Ta pojav se imenuje kavitacija. Med implozije zelo visoke temperature (cca. 5,000K) in pritiskov (pribl. 2,000atm) doseže lokalno. Propadu kavitacijskega mehurčka posledico tudi v tekočem curki do 280m / s hitrost.
Akustična kavitacija (ki jo ustvarja ultrazvok moči) ustvarja lokalno ekstremne pogoje, tako imenovane sonomehanske in sonokemične učinke. Zaradi teh učinkov sonication spodbuja kemične reakcije, ki vodijo v višje donose, hitrejšo hitrost reakcije, nove poti in izboljšano splošno učinkovitost.
Ultrazvočna kavitacija na sondi kaskatrode ultrazvočnega UIP1000hdT (1000 vatov, 20kHz) v steklenem reaktorju.
Video posnetek akustične kavitacije
Aplikacije za kavitacijo
Učinki se lahko uporablja v tekočinah za mnoge postopke, npr za mešanje in mešanje, deaglomeracije, rezkanje in celica razpad. Zlasti visoke strižne tekočinskih curkov povzroča zareze na površini delcev in trkov med delci.
Hitro zaporedje (od a do f) okvirjev, ki ponazarjajo sono-mehansko piling grafitnega kosmiča v vodi z uporabo UP200S, ultrazvočnegatorja 200W s 3-mm sonotrodo. Puščice prikazujejo mesto razcepa (pilinga) s kavitacijo mehurčki, ki se penetracijo razcepi.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0 https://creativecommons.org/licenses)
Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.
Literatura/reference
- 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 proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.