Ултразвучна кавитација у течностима

Ultrazvučni talasi ultrazvuka visokog intenziteta generišu akustičnu kavitaciju u tečnostima. Kavitacija izaziva ekstremne efekte lokalno, kao što su tečni mlaznjaci do 1000km/hr, pritisci do 2000 bankomata i temperature do 5000 Kelvina. Ove ultrasonično generisane sile koriste se za brojne aplikacije za obradu tečnosti kao što su homogenizacija, raspršivanje, emulzija, vađenje, poremećaj ćelija, kao i intenzivanje hemijskih reakcija.

The Working Principle of Ultrasonic Cavitation

Kada se na visokim intenzivnostima gleda tečnosti, zvučni talasi koji se prenose u tečnost za tečni medij u skladu sa naizmenostima visokog pritiska (kompresija) i ciklusima niskog pritiska (rarefrakcije), sa stopama u zavisnosti od učestalosti. Za vreme ciklusa niskog pritiska, ultrasonični talasi stvaraju male vakuumske mehuriće ili voids u tečnosti. Kada mehurići imaju volumen na kome više ne mogu da apsorbuju energiju, oni se na taj način skupljaju tokom ciklusa visokog pritiska. Ovaj fenomen je nazvao kavitacijom. Za vreme implozije veoma visokih temperatura (oko 5, 2.000 k) i pritisaka (oko 2.000 bankomata) se lokalno dostigne. Implozija za Mehurić sa kavitacijom takođe rezultira tečnim mlaznicama do 280 miliona brzina.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrazvučne sonde koriste sile akustične kavitacije da obezbede intenzivno mešanje i homogenizaciju. Ultrazvučni homognezeri se široko koriste za efikasno mešanje, raspršivanje, emulziranje, vađenje, degaziranje i sonohemiju.

Ultrazvučnici tipa sonde kao što je UP400St koristite radni princip akustične kavitacije.

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mehurića i implozija

Akustična kavitacija (generisana ultrazvukom napajanja) stvara lokalno ekstremne uslove, takozvane sonomehaničke i sonohemijske efekte. Zbog ovih efekata, sonication promoviše hemijske reakcije koje vode ka većim prinosima, bržoj brzini reakcije, novim putevima i poboljšanju ukupne efikasnosti.

 
 
 

U ovom video zapisu, Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) stvara akustičnu kavitaciju u vodi.

Ultrasonični Kavitacija u vodi pomoću UP400S

Video sličica

 

Key Applications of Ultrasonicators using Acoustic Cavitation

Ultrazvučni uređaji tipa sonde, poznati i kao ultrazvučne sonde, efikasno generišu intenzivnu akustičnu kavitaciju u tečnostima. Zbog toga se široko koriste u različitim primenama u različitim industrijama. Neke od najvažnijih primena akustične kavitacije koju generišu ultrazvučni uređaji tipa sonde uključuju:
 

Moćna ultrazvučna Kavitacija kod Hielschera Kasatrode

Moćna ultrazvučna kavitacija u Hielscher Ultrasonic Cascatrode

  1. Homogenizacija: Ultrazvučne sonde mogu da generišu intenzivnu kavitaciju, koja je okarakterisana kao energetski gusto polje vibracija i čistih sila. Ove sile obezbeđuju odlično mešanje, mešanje i smanjenje veličine čestica. Ultrazvučna homogenizacija proizvodi ujednačeno mešovito vešanje. Zbog toga se sonication koristi za proizvodnju homogene koloidne suspenzije sa uskim distributivnim krivinama.
  2. Raspršivanje nanočecikla: Ultrazvučni su zaposleni za disperziju, deagglomeraciju i mokro mlevenje nanočestica. Niskofrekventni ultrazvučni talasi mogu da generišu udarnu kavitaciju, koja razlaže aglomerate i smanjuje veličinu čestica. Posebno visoka čar tečnih mlaznica ubrzava čestice u tečnosti, koje se međusobno sudaraju (međupartikularni sudar) tako da se čestice posledično lome i erodiraju. To rezultira ravnomernom i stabilnom raspodelom čestica koje sprečavaju sedimentaciju. To je od ključnog značaja u raznim oblastima, uključujući nanotehnologiju, nauku o materijalima i farmaceutske proizvode.
  3. Emulzija i mešanje: Ultrazvučnici tipa sonde koriste se za stvaranje emulzija i mešanje tečnosti. Ultrazvučna energija izaziva kavitaciju, formiranje i urušavanje mikroskopskih mehurića, što generiše intenzivne lokalne sile. Ovaj proces pomaže u emulziji nepogrešivih tečnosti, proizvodeći stabilne i fino raspršene emulzije.
  4. Izvlaиenje: Zbog kavitacionih sila, ultrazvučni su veoma efikasni u remećenju ćelijskih struktura i poboljšanju masovnog prenosa između čvrstog i tečnog. Zbog toga se ultrazvučno vađenje široko koristi za oslobađanje intracelularnog materijala kao što su bioaktivna jedinjenja za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata.
  5. Degasing and Deaeration: Ultrazvučnici tipa sonde koriste se za uklanjanje gasnih mehurića ili rastvorenih gasova iz tečnosti. Primena ultrazvučne kavitacije promoviše koalescenciju gasnih mehurića tako da rastu i plutaju do vrha tečnosti. Ultrazvučna kavitacija čini degazaciju brzom i efikasnom procedurom. To je dragoceno u raznim industrijama, kao što su farbe, hidraulične tečnosti ili prerada hrane i pića, gde prisustvo gasova može negativno da utiče na kvalitet i stabilnost proizvoda.
  6. Sonocatalysis: Ultrazvučne sonalize se mogu koristiti za sonokatalizu, proces koji kombinuje akustičnu kavitaciju sa katalizatorima kako bi se poboljšale hemijske reakcije. Kavitacija koju stvaraju ultrazvučni talasi poboljšava masovni transfer, povećava stopu reakcije i promoviše proizvodnju slobodnih radikala, što dovodi do efikasnijih i selektivnijih hemijskih transformacija.
  7. Priprema uzorka: Ultrazvučni objekti tipa sonde se obično koriste u laboratorijama za pripremu uzoraka. Koriste se za homogenizaciju, razduživanje i vađenje bioloških uzoraka, kao što su ćelije, tkiva i virusi. Ultrazvučna energija koju generiše sonda remeti ćelijske membrane, oslobađa ćelijske sadržaje i olakšava dalju analizu.
  8. Dezintegracija i poremećaj ćelija: Ultrazvučni uređaji tipa sonde koriste se za dezintegraciju i ometanje ćelija i tkiva u različite svrhe, kao što su vađenje intracelularnih komponenti, mikrobiološka inaktivacija ili priprema uzorka za analizu. Ultrazvučni talasi visokog intenziteta i samim time generisana kavitacija izazivaju mehanički stres i sile, što rezultira dezintegracijom ćelijskih struktura. U biološkim istraživanjima i medicinskoj dijagnostici, ultrazvučni uređaji tipa sonde koriste se za ćelijsku lizu, proces razbijanja otvorenih ćelija kako bi se oslobodile njihove intracelularne komponente. Ultrazvučna energija remeti ćelijske zidove, membrane i organele, omogućavajući vađenje proteina, DNK, RNK i drugih ćelijskih birača.

 
Ovo su neke od ključnih primena ultrazvučnih vrsta sonde, ali tehnologija ima još širi spektar drugih upotreba, uključujući sonohemiju, smanjenje veličine čestica (mokro-mliniranje), sintezu čestica na dnu i sono-sintezu hemijskih supstanci i materijala u različitim industrijama kao što su farmacija, prerada hrane, biotehnologija i ekološke nauke.

 

Ultrazvučna eksfolijacija grafena u vodi

Brza sekvenca (od a do f) ramova koji ilustruju sono-mehaničku eksfolijaciju grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrazvučni 200W sa 3-mm sonotrodom. Strelice prikazuju mesto razdvajanja čestica sa mehurićima kavitacije koji prodiru u razdeljak.
© Tyurnina et al. 2020

Akustična kavitacija kao što je prikazano ovde u Hielscher ultrazvučnom UIP1500hdT se koristi za pokretanje i promovisanje hemijskih reakcija. Ultrazvučna kavitacija na Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrazvučnom za sonohemijske reakcije.

Ultrazvučna kavitacija na kaskatorodskoj sondi ultrazvučnog UIP1000hdT (1000 vati, 20kHz) u staklenom reaktoru.

Video of Acoustic Cavitation in Liquid

Sledeći video prikazuje akustičnu kavitaciju u kaskadi ultrazvučnog UIP1000hdT u staklenom stubu napunjenom vodom. Stakleni stub je osvetljen sa dna crvenim svetlom kako bi se poboljšala vizuelizacija mehurića kavitacije.

Ovaj video prikazuje ultrazvučnu / akustičnu kavitaciju u vodi - koju generiše Hielscher UIP1000. Ultrazvučna kavitacija se koristi za mnoge tečne primene kao što su homogenizacija, disperzija, emulzija, vađenje, degazovanje i sonohemijske reakcije.

Ultrasonični Kavitacija u tečnosti pomoću UIP1000

Video sličica

 

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Molimo vas da koristite dole navedeni formular da biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima za generaciju akustičnih kavitacija, aplikacija i cena. Biće nam drago da sa vama razgovaramo o vašem procesu i da vam ponudimo ultrazvučni sistem za kavitaciju koji će ispuniti vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

батцх tomПротокПрепоручени уређаји
1 до 500 мл10 до 200мЛ / минУП100Х
10 до 2000мЛ20 до 400мЛ / минУП200Хт, УП400Ст
0.1 до 20Л0.2 до 4Л / минУИП2000хдТ
10 до 100Л2 до 10Л / минUIP4000hdT
Н.А.10 до 100Л / минУИП16000
Н.А.већекластер УИП16000
Ultrazvučni homogenizatori visokog šera koriste se u laboratoriji, na klupi, pilotu i industrijskoj preradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.



Literatura/reference


Ultrazvuk visokih performansi! Hielscher-jev proizvodni asortiman pokriva pun spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvuka preko klupa-vrhunskih jedinica do full-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.


Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Hajde da stupimo u kontakt.