Ultrasonic kavitacije v tekočine

Ultrazvočni valovi ultrazvoka visoke intenzivnosti ustvarjajo akustično kavitacijo v tekočinah. Kavitacija povzroča ekstremne učinke na lokalni ravni, kot so tekoči curki do 1000 km / h, tlaki do 2000 atm in temperature do 5000 kelvinov. Te ultrazvočno ustvarjene sile se uporabljajo za številne aplikacije za obdelavo tekočin, kot so homogenizacija, razprševanje, emulgiranje, ekstrakcija, motnje celic in intenziviranje kemičnih reakcij.

Delovno načelo ultrazvočne kavitacije

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.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočne sonde uporabljajo sile akustične kavitacije za intenzivno mešanje in homogenizacijo. Ultrazvočni homogneizatorji se pogosto uporabljajo za učinkovito mešanje, razpršitev, emulgiranje, ekstrakcijo, degasing in sonokemijo.

Ultrasonicatorji tipa sonde, kot je UP400St uporabo delovnega načela akustične kavitacije.

Akustična ali ultrazvočna kavitacija: rast mehurčkov in implozija

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.

 
 
 

Ta video prikazuje Hielscher ultrasonicator UP400S (400W), ki ustvarjajo akustično kavitacijo v vodi.

Ultrasonic kavitacija v vodi z UP400S

Video sličica

 

Ključne aplikacije ultrazvočnihtorjev z uporabo akustične kavitacije

Ultrasonicatorji tipa sonde, znani tudi kot ultrazvočne sonde, učinkovito ustvarjajo intenzivno akustično kavitacijo v tekočinah. Zato se pogosto uporabljajo v različnih aplikacijah v različnih panogah. Nekatere izmed najpomembnejših aplikacij akustične kavitacije, ki jih proizvajajo ultrazvočniki tipa sonde, vključujejo:
 

Zmogljiva Ultrasonic kavitacija na Hielscher Cascatrode

Močna ultrazvočna kavitacija na Hielscher Ultrasonic Cascatrode

  1. Homogenizacijo: Ultrazvočne sonde lahko ustvarijo intenzivno kavitacijo, ki je značilna kot energijsko gosto polje vibracij in smikanih sil. Te sile zagotavljajo odlično mešanje, mešanje in zmanjšanje velikosti delcev. Ultrazvočna homogenizacija proizvaja enakomerno mešane vzmetenja. Zato se sonication uporablja za proizvodnjo homogene koloidne suspenzije z ozkimi porazdelitvene krivule.
  2. Disperzija nanodelcev: Ultrazvočniki se uporabljajo za disperzijo, deagglomeracijo in mokro mletje nanodelcev. Nizkofrekvenčni ultrazvočni valovi lahko povzročijo udarno kavitacijo, ki razgrajuje aglomerate in zmanjšuje velikost delcev. Zlasti visoka strižnost tekočih curkov pospešuje delce v tekočini, ki trčijo med seboj (trk med delci), tako da se delci posledično zlomijo in erodirajo. Posledica tega je enakomerna in stabilna porazdelitev delcev, ki preprečuje sedimentacijo. To je ključnega pomena na različnih področjih, vključno z nanotehnologijo, znanostjo o materialih in farmacevtskimi izdelki.
  3. Emulgacijo in mešanje: Ultrasonicatorji tipa sonde se uporabljajo za ustvarjanje emulzije in mešanje tekočin. Ultrazvočna energija povzroča kavitacijo, nastanek in kolaps mikroskopskih mehurčkov, ki ustvarja intenzivne lokalne omejevalne sile. Ta proces pomaga pri emulgatorju nemogočih tekočin, ki proizvajajo stabilne in fino razpršene emulzije.
  4. Ekstrakcija: Zaradi kavitacialnih omejevalnih sil so ultrazvočnitorji zelo učinkoviti pri motnjah celičnih struktur in za izboljšanje masnega prenosa med trdnimi in tekočimi. Zato se ultrazvočna ekstrakcija pogosto uporablja za sproščanje znotrajcelijskega materiala, kot so bioaktivne spojine za proizvodnjo visokokakovostnih botaničnih izvlečke.
  5. Degasing in deaeration: Ultrasonikatorji tipa sonde so zaposleni za odstranjevanje plinskih mehurčkov ali raztopljenih plinov iz tekočin. Uporaba ultrazvočne kavitacije spodbuja soalescenco plinskih mehurčkov, tako da rastejo in plavajo na vrh tekočine. Ultrazvočna kavitacija naredi degasification hiter in učinkovit postopek. To je dragoceno v različnih panogah, kot so barve, hidravlične tekočine ali predelava hrane in pijače, kjer lahko prisotnost plinov negativno vpliva na kakovost in stabilnost proizvodov.
  6. Sonokataliza: Ultrazvočne sonde se lahko uporabljajo za sonokatalizo, proces, ki združuje akustično kavitacijo s katalizovalci za povečanje kemičnih reakcij. Kavitacija, ki jo ustvarjajo ultrazvočni valovi, izboljšuje prenos mase, povečuje stopnje reakcij in spodbuja proizvodnjo prostih radikalov, kar vodi do učinkovitejših in selektivnejših kemičnih transformacij.
  7. Priprava vzorca: Ultrasonikatorji tipa sonde se običajno uporabljajo v laboratorijih za pripravo vzorca. Uporabljajo se za homogenizacijo, razhajanje in ekstrakcijo bioloških vzorcev, kot so celice, tkiva in virusi. Ultrazvočna energija, ki jo ustvarja sonda, moti celične membrane, iznaša celično vsebino in omogoča nadaljnjo analizo.
  8. Razpadanje in motnje celic: Ultrasonikatorji tipa sonde se uporabijo za razpadanje in motnje celic in tkiv za različne namene, kot so ekstrakcija intracelularnih komponent, mikrobna inaktivacija ali priprava vzorca za analizo. Ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti in s tem ustvarjena kavitacija povzročajo mehanske stresne in ščipne sile, kar povzroči razpad celičnih struktur. V bioloških raziskavah in medicinski diagnostiki se ultrasonikatorji tipa sonde uporabljajo za celično lyzo, proces razdiranja odprtih celic za sproščanje njihovih znotrajceličnih komponent. Ultrazvočna energija moti celične stene, membrane in organele, kar omogoča ekstrakcijo beljakovin, DNK, RNK in drugih celičnih sestavin.

 
To so nekatere od ključnih aplikacij ultrazvočnihtorjev tipa sonde, vendar ima tehnologija še širšo paleto drugih uporabe, vključno s sonokemijo, zmanjšanjem velikosti delcev (mletje), sintezo delcev od spodaj navzgor in sono sintezo kemičnih snovi in materialov v različnih panogah, kot so farmacevtika, predelava hrane, biotehnologija in okoljske vede.

 

Ultrazvočni grafenska piling v vodi

Hitro zaporedje (od a do f) okvirjev, ki ponazarjajo sono-mehansko piling grafitnega kosmiča v vodi uporabo UP200S, ultrazvočnikator 200W s 3-mm sonotrodo. Puščice prikazujejo mesto cepitev delcev s kavitacijo mehurčki, ki se penetrirajo v razcep.
© Tyurnina et al. 2020

Akustična kavitacija, kot je prikazano tukaj na Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT se uporablja za začetek in spodbujanje kemičnih reakcij. Ultrazvočna kavitacija na Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrazvočnikator za sonokemične reakcije.

Ultrazvočna kavitacija na sondi kaskatrode ultrazvočnega UIP1000hdT (1000 vatov, 20kHz) v steklenem reaktorju.

Video akustična kavitacija v tekočini

Naslednji video prikazuje akustično kavitacijo na kaskatrode ultrazvočnega UIP1000hdT v steklenem stolpcu napolnjenem z vodo. Stekleni stolpec osvetlimo z dna z rdečo svetlobo, da izboljšamo vizualizacijo kavitacijskih mehurčkov.

Ta video prikazuje ultrazvočno / akustično kavitacijo v vodi - generira Hielscher UIP1000. Ultrazvočna kavitacija se uporablja za številne tekoče aplikacije, kot so homogenizacija, disperzija, emulgacija, ekstrakcija, razpihovanje in sonokemične reakcije.

Ultrasonic kavitacija v tekočinah z uporabo UIP1000

Video sličica

 

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahtevate dodatne informacije o ultrazvočnih procesorjih za ustvarjanje akustične kavitacije, aplikacij in cen. Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu z vami in vam ponudili ultrazvočni kavitacijni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


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
Ultrazvočni visoko striže homogenizatorji se uporabljajo v laboratorij, klop-top, pilot in industrijske predelave.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.



Literatura/reference


Ultrazvočne visoke zmogljivosti! Hielscherjeva paleta izdelkov zajema celoten spekter od kompaktnega laboratorijskega ultrazvočnikatorja nad enotami na vrhu klopi do polnoindustrijskih ultrazvočnih sistemov.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.


Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu.

Pojdiva v stik.