การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ไฟฟ้าโดยใช้ฮอร์นอัลตราโซนิก

แตรหรือโพรบอัลตราโซนิกถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการใช้งานการประมวลผลของเหลวที่หลากหลายรวมถึงการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันการกระจายการกัดแบบเปียกอิมัลชันการสกัดการสลายตัวการละลายและการเติมอากาศ เรียนรู้พื้นฐานเกี่ยวกับฮอร์นอัลตราโซนิกโพรบอัลตราโซนิกและการใช้งาน

ฮอร์นอัลตราโซนิก vs โพรบอัลตราโซนิก

บ่อยครั้งที่คําว่าฮอร์นอัลตราโซนิกและโพรบถูกใช้แทนกันได้และหมายถึงแท่งอัลตราโซนิกที่ส่งคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าสู่ของเหลว คําศัพท์อื่น ๆ ที่ใช้สําหรับโพรบอัลตราโซนิก ได้แก่ แตรอะคูสติก, sonotrode, ท่อนําคลื่นอะคูสติกหรือนิ้วอัลตราโซนิก อย่างไรก็ตามในทางเทคนิคมีความแตกต่างระหว่างฮอร์นอัลตราโซนิกและโพรบอัลตราโซนิก
ทั้งแตรและโพรบหมายถึงส่วนต่างๆ ของเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบที่เรียกว่า ฮอร์นอัลตราโซนิกเป็นส่วนที่เป็นโลหะของทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกซึ่งได้รับการกระตุ้นผ่านการสั่นสะเทือนที่สร้างขึ้นจากเพียโซอิเล็กทริก แตรอัลตราโซนิกสั่นที่ความถี่หนึ่ง เช่น 20kHz ซึ่งหมายถึงการสั่นสะเทือน 20,000 ครั้งต่อวินาที ไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ต้องการสําหรับการผลิตแตรอัลตราโซนิกเนื่องจากคุณสมบัติการส่งผ่านเสียงที่ดีเยี่ยมความต้านทานความล้าที่แข็งแกร่งและความแข็งของพื้นผิว

โพรบอัลตราโซนิกเรียกอีกอย่างว่า sonotrode หรือนิ้วอัลตราโซนิก เป็นแท่งโลหะส่วนใหญ่มักทําจากไทเทเนียมและเกลียวเข้ากับแตรอัลตราโซนิก โพรบอัลตราโซนิกเป็นส่วนสําคัญของโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่ส่งคลื่นอัลตราซาวนด์ไปยังตัวกลางที่โซนิค โพรบอัลตราโซนิก / sonotrodes มีรูปร่างต่างๆ (เช่น ทรงกรวย ปลาย เรียว หรือเป็น Cascatrode) ที่มีอยู่ ในขณะที่ไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสําหรับโพรบอัลตราโซนิก แต่ก็มี sonotrode ที่ทําจากสแตนเลสเซรามิกแก้วและวัสดุอื่น ๆ

เนื่องจากฮอร์นอัลตราโซนิกและโพรบอยู่ภายใต้การบีบอัดหรือความตึงเครียดคงที่ในระหว่างการ sonication การเลือกวัสดุของฮอร์นและโพรบจึงมีความสําคัญ โลหะผสมไทเทเนียมคุณภาพสูง (เกรด 5) ถือเป็นโลหะที่น่าเชื่อถือทนทานและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการทนต่อความเครียดเพื่อรักษาแอมพลิจูดสูงเป็นระยะเวลานานและเพื่อส่งคุณสมบัติทางเสียงและทางกล

เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่ทํางานในช่วงความถี่ 20-30kHz ที่ 20 kHz โพรบอัลตราโซนิกมักจะเป็นแท่งเรโซแนนซ์ยาวความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง ซึ่งจะขยายตัวและหดตัวอย่างต่อเนื่อง 20,000 ครั้งต่อวินาที การเคลื่อนไหวของการขยายตัวและการหดตัวจะถูกส่งเป็นอัลตราซาวนด์กําลังสูงไปยังตัวกลางในกระบวนการเช่นของเหลวหรือสารละลายเพื่อตอบสนองการใช้งานเช่น

• การผสมแรงเฉือนสูงอัลตราโซนิก
• อัลตราโซนิกกัดเปียก
• การกระจายตัวของอนุภาคนาโน
• อัลตราโซนิกนาโนอิมัลชัน
• การสกัดอัลตราโซนิก
• การสลายตัวของอัลตราโซนิก
• การหยุดชะงักของเซลล์อัลตราโซนิกและการสลาย
• การขจัดแก๊สอัลตราโซนิกและการเติมอากาศ
• โซโนเคมี (โซโนสังเคราะห์โซโนโซโน โซโน แคทเทลิซิส)

Power Ultrasound ทํางานอย่างไร? – หลักการทํางานของโพรงอากาศอะคูสติก

สําหรับการใช้งานอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันการลดขนาดอนุภาคการสลายตัวหรือการกระจายตัวของนาโนอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําความเข้มสูงถูกสร้างขึ้นโดยตัวแปลงสัญญาณอัลตราซาวนด์และส่งผ่านฮอร์นอัลตราโซนิกและโพรบ (sonotrode) ลงในของเหลว อัลตราซาวนด์กําลังสูงถือเป็นอัลตราซาวนด์ในช่วง 16-30kHz โพรบอัลตราซาวนด์ขยายและหดตัว เช่น ที่ 20kHz จึงส่งการสั่นสะเทือน 20,000 ครั้งต่อวินาทีไปยังตัวกลางตามลําดับ เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกเดินทางผ่านของเหลวรอบความดันสูง (การบีบอัด) / ความดันต่ํา (หายาก / การขยายตัว) สลับกันจะสร้างโพรงขนาดเล็ก (ฟองสูญญากาศ) ซึ่งเติบโตในรอบความดันหลายรอบ ในระหว่างขั้นตอนการบีบอัดของของเหลวและฟองอากาศความดันจะเป็นบวกในขณะที่ระยะหายากจะสร้างสุญญากาศ (ความดันลบ) ในระหว่างรอบการบีบอัด-การขยายตัวโพรงในของเหลวจะเติบโตจนกว่าจะถึงขนาดซึ่งไม่สามารถดูดซับพลังงานเพิ่มเติมได้ ณ จุดนี้พวกมันระเบิดอย่างรุนแรง การระเบิดของโพรงเหล่านั้นส่งผลให้เกิดเอฟเฟกต์ที่มีพลังงานสูงหลายอย่าง ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์ของโพรงอากาศอะคูสติก / อัลตราโซนิก โพรงอากาศอะคูสติกมีลักษณะเป็นเอฟเฟกต์ที่มีพลังงานสูงซึ่งส่งผลกระทบต่อของเหลวระบบของแข็ง / ของเหลวตลอดจนระบบก๊าซ / ของเหลว โซนที่มีพลังงานหนาแน่นหรือโซนโพรงอากาศเรียกว่าโซนฮอตสปอตซึ่งมีพลังงานหนาแน่นที่สุดในบริเวณใกล้เคียงกับโพรบอัลตราโซนิกและลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้นจาก sonotrode ลักษณะสําคัญของการเกิดโพรงอากาศแบบอัลตราโซนิก ได้แก่ อุณหภูมิและความดันที่สูงมากที่เกิดขึ้นในท้องถิ่นและความแตกต่างความปั่นป่วนและการสตรีมของเหลวตามลําดับ ในระหว่างการระเบิดของโพรงอัลตราโซนิกในจุดร้อนอัลตราโซนิกสามารถวัดอุณหภูมิได้ถึง 5,000 เคลวินความดันสูงถึง 200 บรรยากาศและไอพ่นของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 1,000 กม. / ชม. สภาวะที่ใช้พลังงานสูงที่โดดเด่นเหล่านี้ก่อให้เกิดผลกระทบทางโซโนคานิกและโซโนเคมีที่เพิ่มกระบวนการและปฏิกิริยาเคมีในรูปแบบต่างๆ
ผลกระทบหลักของอัลตราโซนิกต่อของเหลวและสารละลายมีดังต่อไปนี้:

• แรงเฉือนสูง: แรงเฉือนสูงอัลตราโซนิกขัดขวางของเหลวและระบบของเหลว - ของแข็งทําให้เกิดการปั่นป่วนอย่างรุนแรงการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและการถ่ายเทมวล
• ผลกระทบ: ไอพ่นของเหลวและการสตรีมที่เกิดจากโพรงอากาศอัลตราโซนิกเร่งของแข็งในของเหลวซึ่งนําไปสู่การชนกันในภายหลัง เมื่ออนุภาคชนกันด้วยความเร็วสูงมากพวกมันจะกัดเซาะแตกและถูกบดและกระจายตัวอย่างประณีตซึ่งมักจะลดลงถึงขนาดนาโน สําหรับสสารชีวภาพ เช่น วัสดุจากพืช ไอพ่นของเหลวความเร็วสูงและวงจรความดันสลับกันจะทําลายผนังเซลล์และปล่อยวัสดุภายในเซลล์ ส่งผลให้เกิดการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสูงและการผสมสสารชีวภาพที่เป็นเนื้อเดียวกัน
• ความกระวนกระวาย: อัลตราโซนิกทําให้เกิดความปั่นป่วนที่รุนแรงแรงเฉือนและการเคลื่อนไหวขนาดเล็กในของเหลวหรือสารละลาย ด้วยเหตุนี้ sonication จึงเพิ่มความเข้มข้นในการถ่ายเทมวลและเร่งปฏิกิริยาและกระบวนการ

โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกและเครื่องผสมแรงเฉือนสูงถูกนํามาใช้ในอุตสาหกรรมแปรรูปเกือบทุกชนิดที่ทํางานกับของเหลวหรือสารละลาย แรงโพรงอากาศอัลตราโซนิกที่รุนแรงทําให้เกิดการปั่นป่วนอย่างรุนแรงแรงเฉือนการแตกของอนุภาคและการถ่ายโอนมวล ด้วยเหตุนี้ของเหลวจึงเป็นเนื้อเดียวกันกระจายตัวอิมัลชันสกัดละลายและ / หรือปฏิกิริยาเคมีจะเริ่มต้นขึ้น โดยรวมแล้วอัลตราโซนิกเป็นวิธีการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการที่เพิ่มผลผลิตปรับปรุงอัตราการแปลงและทําให้กระบวนการมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การใช้งานอัลตราโซนิกทั่วไปในอุตสาหกรรมกระจายไปทั่วอาหารหลายสาขา & เภสัชกรรม, เคมีละเอียด, พลังงาน & ปิโตรเคมี การรีไซเคิล โรงกลั่นชีวภาพ ฯลฯ และรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

• การสังเคราะห์ไบโอดีเซลอัลตราโซนิก
• การทําให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิกของน้ําผลไม้
• การผลิตวัคซีนอัลตราโซนิก
• การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอัลตราโซนิก
• การสังเคราะห์อัลตราโซนิกของวัสดุนาโน
• สูตรอัลตราโซนิกของยา
• อัลตราโซนิกนาโนอิมัลชันของ CBD
• การสกัดด้วยอัลตราโซนิกของพฤกษศาสตร์
• การเตรียมตัวอย่างอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการ
• การแยกก๊าซอัลตราโซนิกของของเหลว
• อัลตราโซนิก desulphurization ของน้ํามันดิบ
• และอื่น ๆ อีกมากมาย ...

แตรอัลตราโซนิกและโพรบสําหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics เป็นผู้ผลิตและจัดจําหน่ายเครื่องอัลตราโซนิกกําลังสูงที่มีประสบการณ์มายาวนานซึ่งใช้ทั่วโลกสําหรับการใช้งานหนักในหลายอุตสาหกรรม
ด้วยโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกในทุกขนาดตั้งแต่ 50 วัตต์ถึง 16kW ต่ออุปกรณ์โพรบในขนาดและรูปร่างต่างๆเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกที่มีปริมาตรและรูปทรงต่างกัน Hielscher Ultrasonics มีอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการกําหนดค่าการตั้งค่าอัลตราโซนิกที่เหมาะสําหรับการใช้งานของคุณ
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: