Застосування ультразвуку потужності з використанням ультразвукових рогів

Ультразвукові роги або зонди широко використовуються для застосування колекторної обробки рідини, включаючи гомогенізацію, диспергування, мокре фрезерування, емульгування, екстракцію, розпад, розчинення та деаерації. Дізнайтеся основи ультразвукових рогів, ультразвукових зондів та їх застосування.

Ультразвуковий ріг проти ультразвукового зонда

Часто термін ультразвуковий ріг і зонд використовуються взаємозамінно і відносяться до ультразвукового стрижня, який передає ультразвукові хвилі в рідину. Іншими термінами, які використовуються для ультразвукового зонда, є акустичний ріг, снотрода, акустичний хвилеподібний або ультразвуковий палець. Однак технічно існує різниця між ультразвуковим рогом і ультразвуковим зондом.
Обидва, ріг і зонд, відносяться до частин так званого ультразвукового типу зонда. Ультразвуковий ріг є металевою частиною ультразвукового датчика, який збуджується через п'єзоелектрично згенеровані вібрації. Ультразвуковий ріг вібрує з певною частотою, наприклад, 20 кГц, що означає 20 000 вібрацій в секунду. Титан є кращим матеріалом для виготовлення ультразвукових рогів завдяки своїм чудовим акустичним властивостям передачі, міцній міцності втоми та твердості поверхні.

Ультразвуковий зонд ще називають снотродом або ультразвуковим пальцем. Це металевий прут, найчастіше виготовлений з титану, і протягнутий до ультразвукового рогу. Ультразвуковий зонд є невід'ємною частиною ультразвукового процесора, який передає ультразвукові хвилі в ультразвукове середовище. Ультразвукові зонди / сонотроди мають різні форми (наприклад, конічні, наконечники, конічні або як Cascatrode). Хоча титан є найбільш часто використовуваним матеріалом для ультразвукових зондів, є також сонотрод, виготовлений з нержавіючої сталі, кераміки, скла та інших матеріалів.

Оскільки ультразвуковий ріг і зонд знаходяться під постійним стисненням або напругою під час ультразвукової матеріали, вибір матеріалу рогу і зонда має вирішальне значення. Високоякісний титановий сплав (5 клас) вважається найнадійнішим, міцним і ефективним металом, що витримує стрес, для підтримки високих амплітуд протягом тривалого періоду часу, а також для передачі акустичних і механічних властивостей.

Високоекономічні ультразвукові прилади в основному працюють в діапазоні частот 20-30 кГц. На частоті 20 кГц ультразвуковий зонд, як правило, є півтора довжиною довжини хвилі резонансного стрижня, який постійно розширюється і укладає контракти 20 000 разів на секунду. Рухи розширення і скорочення передаються як ультразвук високої потужності в технологічний носій, тобто рідину або суспензію, з метою виконання таких застосувань, як

• ультразвукове змішування з високим вмістом підшипів
• Ультразвукове мокро-фрезерування
• ультразвукова дисперсія наночастинок
• Ультразвуковий нано-Емульсифікація
• Ультразвукова екстракція
• Ультразвукове дезінтеграція
• порушення роботи ультразвукових клітин і лізис
• ультразвукова дегазація та деаерація
• сонохімія (соно-синтез, соно-каталіз)

Як працює ультразвук живлення? – Принцип роботи акустичної кавітації

Для високопродуктивного ультразвукового застосування, такого як гомогенізація, зменшення розміру частинок, розпад або нанодисперсні, високоінтенсивні, низькочастотні ультразвукові дані генеруються ультразвуковим датчиком і передаються через ультразвуковий ріг і зонд (сонатрод) в рідину. Ультразвук високої потужності вважається ультразвуком в діапазоні 16-30 кГц. Ультразвуковий зонд розширюється і контрактує, наприклад, на частоті 20 кГц, тим самим передаючи відповідно 20 000 вібрацій в секунду в середовище. Коли ультразвукові хвилі подорожують по рідині, чергування циклів високого тиску (стиснення) / низького тиску (рідкісне /розширення) створює хвилинні порожнини (вакуумні бульбашки), які ростуть протягом декількох циклів тиску. Під час фази стиснення рідини і бульбашок тиск позитивний, в той час як фаза рідкісногофакції виробляє вакуум (негативний тиск). Під час циклів стиснення-розширення порожнини в рідині ростуть до тих пір, поки не досягнуть розміру, при якому вони не можуть поглинати подальшу енергію. У цей момент вони бурхливо вислизає. Імплозія цих порожнин призводить до різних високоенергетичних ефектів, які відомі як явище акустичної / ультразвукової кавітації. Акустична кавітація характеризується різноманітні високоенергетичні ефекти, які впливають на рідини, тверді /рідкі системи, а також газ / рідкі системи. Енергетично-щільна зона або кавітаційна зона відома як так звана зона гарячої точки, яка є найбільш енергетично щільною в безпосередній близькості від ультразвукового зонда і знижується зі збільшенням відстані від снотроду. Основні характеристики ультразвукової кавітації включають локально відбуваються дуже високі температури і тиск і відповідні різні, турбулентності, і рідкого потокового. Під час імплозії ультразвукових порожнин в ультразвукових гарячих точках можна виміряти температуру до 5000 кельвінів, тиск до 200 атмосфер і рідкі струмені до 1000 км/год. Ці видатні енерго-інтенсивні умови сприяють сономеханічним і сонохімічним ефектам, які посилюють процеси і хімічні реакції різними способами.
Основним впливом ультразвуку на рідини і суспензії є:

• Висока підшивка: Ультразвукові сили високого звису порушують рідини і рідкі тверді системи, викликаючи інтенсивну збудження, гомогенізацію і масову передачу.
• Вплив: Рідкі струмені і струмені, що генеруються ультразвуковою кавітацією, прискорюють тверді речовини в рідинах, що призводить згодом до міжпартійного зіткнення. Коли частинки стикаються на дуже високих швидкостях, вони розмиваються, руйнуються і фрезеруються і дрібно розсіюються, часто аж до нанорозмірних. Для біологічних речовин, таких як рослинні матеріали, рідкі струмені високої швидкості і цикли змінного тиску порушують стінки клітин і випускають внутрішньоклітинний матеріал. Це призводить до високоефективного вилучення біологічно активних сполук і однорідного змішування біологічної речовини.
• Агітації: Ультразвук викликає інтенсивні турбулентності, підшипні сили і мікро-рух в рідині або суспензії. Тим самим, обробка тіла завжди посилює передачу маси і прискорює тим самим реакції і процеси.

Ультразвукові гомогенізатори і високорізні змішувачі використовуються практично в будь-якій переробці промисловості, яка працює з рідинами або суспензіями. Інтенсивні ультразвукові кавітаційні сили створюють інтенсивну збудження, підсів, поломку частинок і передачу маси. Тим самим ініціюються рідини гомогенізовані, дисперсійні, емульговані, витягнуті, розчинені та/або хімічні реакції. В цілому, ультразвук - це метод активізації процесу, який підвищує врожайність, покращує коефіцієнт конверсії та робить процеси більш ефективними.
Поширені ультразвукові застосування в галузі поширені по багатьох галузях харчування & фарма, тонка хімія, енергетика & нафтохімія, переробка, біофінансування тощо і включають наступне:

• синтез ультразвукового біодизеля
• ультразвукова гомогенізація фруктових соків
• ультразвукове виробництво вакцин
• ультразвукова переробка літій-іонних батарей
• ультразвуковий синтез наноматеріалів
• Ультразвукова розробка лікарських засобів
• ультразвукова наноемульгація КБР
• ультразвукова екстракція ботанічних рослин
• підготовка ультразвукового зразка в лабораторіях
• ультразвукова дегасикація рідин
• ультразвукова десульптуризація сирої
• і багато іншого ...

Ультразвукові роги і зонди для високоемоційних застосувань

Hielscher Ultrasonics є давнім виробником досвіду і дистриб'ютором високопотужових ультразвукових апаратів, які в усьому світі використовуються для надважких застосувань у багатьох галузях промисловості.
З ультразвуковими процесорами всіх розмірів від 50 Вт до 16кВт на пристрій, зондами різних розмірів і формами, ультразвуковими реакторами з різними обсягами і геометріями, Hielscher Ultrasonics має правильне обладнання для налаштування ідеального ультразвукового налаштування для вашого застосування.
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: