Termes comuns en el tractament amb ultrasons líquids
Sis termes utilitzats habitualment en tractament amb ultrasons líquids: amplitud ultrasònica, potència, freqüència, intensitat de potència, densitat de potència i velocitat de tractament. L’ús de tractament d’ultrasons per fabricar loció nano, mòlta de cristalls de medicaments, degas, extreure oli vegetal, fabricar biocombustibles, dispersar pigments, destruir cèl·lules i millorar els processos químics requereix familiaritat amb diversos termes generals.
L’eficiència d’un processador d’ultrasons està directament relacionada amb la intensitat, la uniformitat i la magnitud del camp de cavitació generada en el líquid. Actualment, es pot dir que l’objectiu principal de fer el seguiment de l’amplitud d’ultrasons, la potència, la freqüència, la intensitat de potència i la densitat de potència és garantir la distribució òptima de camp de cavitació per a una tasca determinada, aconseguint així la qualitat del producte de la velocitat de processament més alta.
Amplitud ultrasònica
Unitats comunes: micròmetres o micròmetres (µ m).
El cap de l’eina d’ultrasons és un component que transmet vibracions d’ultrasons al líquid tractant -se amb ultrasons i és responsable de generar cavitació. L’amplitud de la superfície de vibració del cap de l’eina es defineix com la distància entre les posicions del cap de l’eina en estats totalment estesos i totalment contractats, mesurats en micròmetres (µ m). L’amplitud es pot ajustar des del tauler de control del generador i cada trompa té una amplitud màxima específica. L’amplitud s’estableix en un nivell específic en%, que correspon a valors en micròmetres que es poden identificar mitjançant el certificat de calibració del cap de l’eina. Un cop establerta l’amplitud, es mantindrà al mateix nivell durant tot el procés, independentment de totes les altres condicions (com ara el control de creuers del cotxe, que manté la velocitat a un nivell predeterminat).
L’amplitud i la intensitat de la cavitació estan directament relacionades. Si opereu sota entorns de baixa amplitud, el tractament amb ultrasons i els efectes relacionats seran "febles", mentre que si opereu sota entorns d'alta amplitud, el tractament amb ultrasons i els efectes relacionats seran "forts".
Potència:
Unitats comunes: Watts (W) o Kilowatts (KW).
La potència és una mesura de l’energia per unitat de temps transmesa des del generador al líquid de tractament d’ultrasons. Es mesura en watts (w) o quilowatts (kW) i es mostra en temps real a la pantalla del generador. La potència no es pot configurar directament, ja que és el resultat de diversos paràmetres, incloent l'amplitud, la viscositat líquida i la pressió a la cambra de reacció (per a la configuració del flux) o la profunditat d'immersió del cap de l'eina (per a la configuració del lot).
El generador ajusta automàticament la seva potència basada en principis similars als utilitzats en el control de creuers de cotxes. Quan augmenti la pujada, la sortida de potència del motor augmentarà automàticament per mantenir una velocitat constant (en el nostre exemple, amplitud). Si la potència necessària per al tractament d’ultrasons supera la potència que pot proporcionar el generador, s’informarà un error de sobrecàrrega i es desactivarà la sortida d’ultrasons.
Freqüència:
Unitat: Hertz (Hz) o Kilohertz (KHZ).
La freqüència mesurada a Hertz és el nombre d’ocurrències d’esdeveniments repetits per segon.
La freqüència de funcionament de la majoria de processadors de líquids d’ultrasons d’alta potència és d’uns 20 kHz, cosa que significa que els seus caps d’eines completen 20000 cicles de vibració per segon. La majoria dels processadors complexos són capaços d’ajustar automàticament la freqüència a la finestra 19-21 KHZ basada en la freqüència natural (ressonant) del cap de l’eina. El cap de l'eina és un dispositiu "ressonant" que només funciona en "ressonància", igual que les cadenes d'una guitarra. La freqüència de ressonància del capçal de l’eina es fa un seguiment i s’ajusta automàticament pel generador durant el funcionament per compensar els canvis causats per les fluctuacions de la temperatura. En alguns models, la informació de freqüència en temps real es mostra a la pantalla del generador.
Densitat de poder:
Unitats comunes: Watts per centímetre cúbic (w/cm ^ 3) o quilowatts per litre (kw/l).
La densitat de potència és la quantitat de potència que es transmet per volum de líquid tractat per ultrasons. Per a modes de volum constant, com el mode per lots (per exemple, el líquid en un bec) i el mode de circulació, la intensitat de potència i la densitat de potència estan directament relacionades i es poden utilitzar per representar la intensitat de la cavitació i l'efectivitat del tractament ultrasònic. No obstant això, per a arranjaments de flux unidireccional, cal tenir en compte el volum total de líquid que passa per la zona de cavitació durant el processament. En aquest mode, la densitat de potència és inversament proporcional al cabal del líquid processat a través de la cambra de reacció i el temps de processament total.
Velocitat de processament:
Unitats comunes: mil·lilitres per minut (ml/min), litres per minut [L/min] o metres cúbics per hora (m ^ 3/h).
Quants productes es poden produir per unitat de temps mitjançant un processador ultrasònic determinat per a la velocitat de processament. Maximitzar la velocitat de processament mantenint la qualitat del producte requerida sol ser l’objectiu principal d’optimitzar els paràmetres anteriors. Un cop finalitzada l’optimització, s’obté una corba similar a l’exemple (per a la producció de loció nano translúcida), on la qualitat del producte (en aquest cas, la mida mitjana de les gotes) està relacionada amb la taxa de tractament, permetent decisions de configuració finals . Si es requereix una velocitat de processament més elevada per a la mateixa qualitat del producte, la sèrie de processos es pot ampliar canviant a un processador més gran (alhora que assegura que no es canvien paràmetres d’optimització) o mitjançant diversos processadors en paral·lel o en paral·lel.
