大功率超音波聲聚焦探頭式處理系統
一、概述：
超音波技術作為一種物理手段和工具，能夠在化學反應的介質中產生一系列接近於極端的條件，這種能量不僅能夠激發或促進許多化學反應、加快化學反應速度，甚至還可以改變某些化學反應的方向，產生一些令人意想不到的效果和奇跡。這就是聲化學。聲化學可應用於幾乎所有的化學反應，如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產、治理微生物、降解有毒有機污染物、生物降解處理、生物細胞粉碎、分散和凝聚，等等。
聚焦探頭式大功率超音波處理設備。不改變客戶現有的生產設備和工藝流程，通過簡單的安裝就可將你的普通設備升級為帶有超音波的先進化工設備。超音波功率大，投資少、安裝簡易、產量和效率得到明顯的提高。
超音波技術還有一個突出的優點，那就是它沒有運動部件，沒有電磁輻射，安裝固定非常簡單，特別適合在高壓高溫、有毒、有爆炸危險的環境應用。
聚焦探頭式大功率超音波處理系統的另一個應用是在污水處理和防垢除垢領域。眾多專傢學者已經做過大量的研究試驗，證明超音波在管道和設備的防垢除垢方麵卓有成效。功耗低，適應麵廣，安裝簡便，設備幾乎不用做任何改裝。
二、超音波基本原理及特性
超音波是指頻率為2×104 Hz～107 Hz的聲波，它超過瞭人耳收聽頻率的范圍。超音波在液體媒質中傳播時，通過機械作用、空化作用和熱作用，產生力學、熱學、光學、電學和化學等一系列效應。尤其是高功率的超音波，會產生強烈的空化作用，從而在局部形成瞬時高溫，高壓、真空和微射流。 超音波技術作為一種物理手段和工具,能夠在化學反應常用的介質中產生一系列接近於極端的條件,這種能量不僅能夠激發或促進許多化學反應、加快化學反應速度,甚至還可以改變某些化學反應的方向,產生一些令人意想不到的效果和奇跡。一般認為上述現象的發生主要源於超聲的機械作用和空化作用，是它們改變瞭反應的條件和環境的結果。
機械作用--將超音波引入化學反應體系，超音波可使物質作劇烈強迫運動，產生單向力加速瞭物質的傳遞、擴散，可代替機械攪拌，能使物質從表麵剝離，從而使界麵更新。
空化作用--在一些情況下，超聲效應的產生則要與空化機製相聯系，聲空化是指在聲波作用下，存在於液體中的微小氣泡（空穴）所發生的一系列動力學過程：振蕩、擴大、收縮乃至崩潰。在發生空化處，液體局部的狀態發生很大的變化，會產生極端的高溫和高壓。
聲化學的應用范圍很廣，涉及到生物化學、分析化學、催化化學、電化學、光化學、環境化學、礦物化學處理、萃取與分離、合成與降解，等等。
超音波化學萃取、生物柴油生產和聲化學反應生物質提取所選取的頻率范圍為15KHz ～ 100KHz，其中頻率20KHz左右的超音波使用最多。其主要原因是超音波系統頻率低，功率相應大較，20k的超音波系統也是最成熟穩定的。國外的應用實踐也證明20k最有效，並且已經大規模應用。
三、大功率超音波聚焦探頭式處理系統：
1 基本構成：
大功率超音波聲化學處理系統由超音波振動部件和超音波專用驅動電源和反應釜三大部分構成：超音波振動部件主要包括大功率超音波換能器、變幅桿、工具頭（發射頭），用於產生超音波振動，並將此振動能量向液體中發射。換能器將輸入的電能轉換成機械能，即超音波。其表現形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。變幅桿按設計需要放大振幅，隔離反應溶液和換能器，同時也起到固定整個超音波振動系統的作用。工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超音波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超音波能量發射到化學反應液體中。
大功率超音波生物柴油處理系統 大大提高瞭生產效率
生物柴油製備的關鍵是脂肪酸甘油酯與甲醇等低碳醇的催化酯交換反應，而超音波具有明顯的強化酯交換反應的作用，特別是對非均相的反應體系可明顯增強其混合（乳化）效果和促進分子間接觸反應，使原本需高溫（高壓）條件下進行的反應，在室溫（或接近室溫）條件下就可完成，並且縮短反應時間。超音波不僅用於酯交換反應過程，而且用於反應混合物的分離過程。 美國密西西比州立大學的研究人員在生物柴油生產中采用超音波加工，5分鐘內使生物柴油產率超過99%，而采用常規的批量反應器系統需1個小時以上。該成果近日已在美國《能源和燃料》雜志上發佈。
另據報道，采用超音波加工使常規攪拌所需的5-10個小時的分離時間縮短到15分鐘以內。由一傢小型德國公司提供的超音波加工設備已應用於各種聲化學領域，用於生物柴油生產是其中之一。另外，采用超音波加工還有助於使所需的催化劑用量減少50%~60%，並能提高副產物甘油的純度。
將超音波應用於化學反應和工藝過程的聲化學，是基於在大功率超音波能量作用下的空化現象：液體中無數個微型氣泡體形成、增長，再瞬間爆破，從而在局部形成高溫、高壓的環境。這不僅可為化學反應提供能量，而且可達到較好的混合和更快的分離效果。據估算，在商業規模生物柴油加工中應用超音波處理的成本低於0.01元/升，它取決於物料流速的大小。
另據報道，將超音波技術應用於其他生物燃料和替代燃料產品生產的還有：美國愛荷華州立大學正在研發用超音波提高從谷物中生產乙醇的產率；先進植物醫藥品公司在生物柴油加工中采用超音波處理，以降低生產成本；GreenShift公司組建通用超音波公司，現已推出專利技術，改進物理和化學反應，包括使蒸汽重整更高效地製取氫氣。
1、 工作方式：
被處理液體盛在容器中，發射頭插入液體中，發射超音波。被處理的液體在容器中流過，同時也被強烈的超音波作用。被處理液體量可多可少，一般而言，對同樣大小的容器，液體流量越小，則在容器中停留的時間也越長，超音波作用的時間也越長。反之，控製超音波作用時間越短，則流量（即產量）就越高。
根據許多客戶的經驗積累，一般作如下的配備：
1000W以下系統：主要用於實驗室和小型或中試系統
1000W系統：適用於最大產量不超過800 L/h的生物柴油生產設備
1500W系統：適用於產量200-1000 L/h的生物柴油生產設備
2000W系統：適用於產量300-1600 L/h的生物柴油生產設備
3000W系統：適用於產量600-3200 L/h的生物柴油生產設備
一般一套超音波處理單元的最大功率不超過3000W。如果需要更大的功率，可以用多個單元組合。
三、主要技術指標：
1、 可選頻率范圍：15KHz～60 KHz。
2、 常用頻率：20kHz
3、 每單元標稱功率：500W、1000W、1500W、2000W、3000W，頻率越低，每單元功率越大；頻率越高，每單元的功率越小。也可以多單元組合使用。
4、 工具頭（探頭）材料：不銹鋼，鈦合金，也可根據用戶特殊要求定製。
5、 超音波振動部件典型尺寸：Φ158mm×800mm
6、 超音波振動部件典型重量：12 kg （一體式變幅桿重量增加為：20kg）
7、 驅動電源：模擬式電源，數控式電源，頻率自動跟蹤、過流過壓保護、功率大小可調。
8、 驅動電源典型尺寸：350×250×120mm（模擬電源） 330325x150mm（數字電源HH--3000型）
9、 驅動電源典型重量：18 kg（模擬） 12kg（數字電源）
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