Xâm thực âm học và xâm thực thủy động lực học trong các ứng dụng trộn

Xâm thực để trộn và phối trộn: Có sự khác biệt giữa xâm thực âm học và xâm thực thủy động lực học không? Và vì sao một công nghệ xâm thực có thể phù hợp hơn với quy trình của bạn?
Xâm thực âm học – còn được gọi là xâm thực siêu âm – và xâm thực thủy động lực học đều là các dạng xâm thực, tức là quá trình phát triển và sụp đổ của các khoang chân không trong chất lỏng. Xâm thực âm học xảy ra khi chất lỏng chịu tác động của sóng siêu âm cường độ cao, trong khi xâm thực thủy động lực học xảy ra khi chất lỏng chảy qua một chỗ thắt hoặc quanh một vật cản (ví dụ: vòi phun Venturi), khiến áp suất giảm và các khoang hơi hình thành.
Lực cắt do xâm thực được sử dụng để đồng nhất hóa, trộn, phân tán, nhũ hóa, phá vỡ tế bào cũng như khởi phát và tăng cường các phản ứng hóa học.

Mặc dù cả kỹ thuật xâm thực âm học và xâm thực thủy động lực học đều sử dụng cùng một hiện tượng và tác động của sự sụp đổ bong bóng xâm thực, vẫn có sự khác biệt đáng kể giữa hai kỹ thuật này, một kỹ thuật tạo xâm thực bằng siêu âm và kỹ thuật còn lại sử dụng vòi phun Venturi.

Xử lý siêu âm cường độ cao tạo ra các bọt xâm thực trong nước. Sự sụp đổ sau đó của các bọt xâm thực tạo ra lực cắt cơ học cực mạnh trong chất lỏng. Hiệu ứng này phá vỡ tế bào, ví dụ để chiết xuất thực vật, hoặc chia nhỏ các giọt dầu trong nước xuống kích thước rất nhỏ (nhũ hóa). Hiệu ứng xâm thực giúp máy đồng nhất siêu âm Hielscher trở thành công cụ rất hiệu quả để phân tán, đồng nhất hóa, nhũ hóa và chiết xuất. Hielscher Ultrasonics sản xuất các đầu dò siêu âm có công suất từ 50 watt đến 16000 watt, đáp ứng các quy trình xử lý siêu âm trong phòng thí nghiệm và sản xuất quy mô công nghiệp.

Tìm hiểu tại đây những khác biệt giữa xâm thực âm học và xâm thực thủy động lực học, cũng như lý do bạn có thể muốn chọn thiết bị siêu âm dạng đầu dò cho quy trình sử dụng xâm thực của mình:

Ưu điểm của xâm thực âm học so với xâm thực thủy động lực học

1. Hiệu quả hơn: Xâm thực âm học nhìn chung tạo ra các khoang chân không hiệu quả hơn, vì năng lượng cần thiết để tạo xâm thực thường thấp hơn so với xâm thực thủy động lực học. Do đó, các thiết bị tạo xâm thực và thiết bị phản ứng xâm thực sử dụng siêu âm có hiệu suất năng lượng cao hơn và kinh tế hơn. Siêu âm là phương pháp tạo xâm thực có hiệu suất năng lượng cao nhất. Xâm thực âm học / siêu âm do thiết bị siêu âm dạng đầu dò tạo ra ngăn ngừa sự phát sinh ma sát không cần thiết. Đầu dò siêu âm dao động theo phương vuông góc, ngăn ngừa sự phát sinh ma sát không cần thiết gây lãng phí năng lượng. Khác với xâm thực âm học, xâm thực thủy động lực học sử dụng các hệ thống rôto–stato hoặc vòi phun để tạo xâm thực. Cả hai kỹ thuật – rôto–stato và vòi phun – đều gây ra ma sát vì động cơ phải dẫn động các bộ phận cơ khí lớn. Nếu các nghiên cứu khẳng định hiệu suất năng lượng của xâm thực thủy động lực học, họ chỉ xem xét công suất danh định của công nghệ tương ứng và bỏ qua mức tiêu thụ điện năng thực tế. Những nghiên cứu đó thường không tính đến tổn thất năng lượng do ma sát, vốn là một tác động đã được biết rõ và không mong muốn của các công nghệ xâm thực thủy động lực học.
2. Khả năng kiểm soát tốt hơn: Xâm thực âm học có thể được kiểm soát và điều chỉnh dễ dàng hơn, vì cường độ sóng siêu âm có thể được điều chỉnh chính xác để tạo ra mức độ xâm thực mong muốn. Ngược lại, xâm thực thủy động lực học khó kiểm soát hơn vì phụ thuộc vào đặc tính dòng chảy của chất lỏng và hình dạng hình học của chỗ thắt hoặc vật cản. Ngoài ra, vòi phun dễ bị tắc, dẫn đến gián đoạn quy trình và việc vệ sinh tốn nhiều công sức.
3. Có thể xử lý hầu hết mọi vật liệu: Trong khi vòi phun Venturi và các thiết bị phản ứng dòng chảy thủy động lực học khác gặp khó khăn khi xử lý chất rắn, đặc biệt là vật liệu có tính mài mòn, các thiết bị tạo xâm thực siêu âm có thể xử lý đáng tin cậy hầu hết mọi loại vật liệu. Các thiết bị phản ứng xâm thực siêu âm có thể đồng nhất hóa ngay cả hỗn hợp có hàm lượng chất rắn cao, các hạt có tính mài mòn và vật liệu dạng sợi mà không bị tắc.
4. Độ ổn định cao hơn: Xâm thực âm học nhìn chung ổn định hơn xâm thực thủy động lực học, vì các khoang hơi do xâm thực âm học tạo ra có xu hướng phân bố đồng đều hơn trong toàn bộ chất lỏng. Ngược lại, xâm thực thủy động lực học có thể tạo ra các khoang hơi tập trung cao độ tại một số vị trí và có thể dẫn đến các dạng dòng chảy không đồng đều hoặc không ổn định.
5. Tính đa dụng cao hơn: Xâm thực âm học / siêu âm có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm đồng nhất hóa, trộn, phân tán, nhũ hóa, chiết xuất, ly giải và phân rã tế bào cũng như hóa siêu âm. Ngược lại, xâm thực thủy động lực học chủ yếu được thiết kế cho các ứng dụng kiểm soát dòng chảy và cơ học chất lưu.
   Nhìn chung, xâm thực âm học mang lại khả năng kiểm soát, hiệu quả, độ ổn định và tính đa dụng cao hơn so với xâm thực thủy động lực học, khiến đây trở thành một kỹ thuật rất hữu ích cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

Thiết bị phản ứng xâm thực siêu âm

Hielscher Ultrasonics cung cấp cho bạn nhiều loại đầu dò siêu âm và thiết bị phản ứng xâm thực cấp công nghiệp. Tất cả các thiết bị siêu âm và thiết bị phản ứng xâm thực của Hielscher đều được thiết kế cho các ứng dụng cường độ cao và vận hành 24/7 ở mức tải tối đa.
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức
Các thiết bị tạo xâm thực siêu âm Hielscher nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị tạo xâm thực siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các thiết bị tạo xâm thực siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi cao.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu năng cao, ứng dụng công nghệ tiên tiến nhất và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Vì sao chọn Hielscher Ultrasonics?

• hiệu suất cao
• công nghệ tiên tiến nhất
• độ tin cậy và độ bền
• xử lý theo mẻ và trực tiếp trên đường ống
• cho mọi thể tích – từ các lọ nhỏ đến lượng tương đương nhiều xe tải mỗi giờ
• đã được chứng minh bằng khoa học
• phần mềm thông minh
• các tính năng thông minh (ví dụ: ghi nhật ký dữ liệu)
• CIP (vệ sinh tại chỗ)
• vận hành đơn giản và an toàn
• lắp đặt dễ dàng, ít cần bảo trì
• mang lại lợi ích kinh tế (ít nhân lực, thời gian xử lý và năng lượng hơn)

Nếu bạn quan tâm đến kỹ thuật xâm thực siêu âm, các quy trình và hệ thống tạo xâm thực siêu âm sẵn sàng vận hành, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi rất hân hạnh được trao đổi với bạn về ứng dụng của bạn!

Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: