Razumevanje in napovedovanje termodinamskih učinkov je ključnega pomena, kadar je temperatura kritične točke blizu delovne temperature tekočine, kot npr. v kriogenskih tekočinah. Zaradi izjemne težavnosti eksperimentalnega raziskovanja termodinamskih učinkov v kriogenih tekočinah, raziskave pogosto temeljijo na podatkih v tekočinah, ki niso kriogene. Najpogosteje uporabljene nadomestne tekočine so vroča voda ali določena hladilna sredstva, ki jih izberemo na podlagi ene same lastnosti - termodinamičnem parametru ?. V prispevku je predstavljena sistematična študija kavitacijske dinamike v vodi pri 20 ° C, 40 ° C, 60 ° C, 80 ° C in 100 ° C ter poleg tega v tekočem dušiku (LN2). Dinamika kavitacije na ultrazvočni sonotrodi z lastno frekvenco 20 kHz, je bila raziskana z hitro vizualizacijo pri 300 000 sličicah na sekundo. Hkrati so bile akustične emisije merjene z visokofrekvenčnim tlačnim pretvornikom. Meritve so bile izvedene s spreminjanjem moči sonotrode v zaprti, izolirani posodi, kjer se lahko poljubno nastavi okoliški tlak. Glavni namen predstavljene preiskave je ugotoviti, ali lahko vroča voda deluje kot nadomestna tekočina za kriogene.
COBISS.SI-ID: 16697883
Interakcija med tokom tekočine in trdno površino lahko povzroči nastanek kavitacije, ko lokalni tlak pade pod prag uparjanja. Dinamika kavitacije ni odvisna samo od osnovne geometrije, ampak tudi od hrapavosti površine, kemije in omočenja površine. Z vidika uporabe je nadziranje kavitacije s površinsko funkcionalizacijo zelo pomembno, da se prepreči neželene učinke hidrodinamske kavitacije (erozije, hrupa in vibracij). Vendar pa se lahko uporablja tudi za intenziviranje različnih fizikalnih in kemičnih procesov. Pri tem delu so površine 10-mm velikihvaljčkov iz nerjavečega jekla lasersko teksturirane, da bi pokazali, kako lahko obnašanje hidrodinamične kavitacije nadziramo s spreminjanjem površine. Površinske lastnosti so bile spremenjene z uporabo nanosekundnega (10-28 ns) laserskega vlakna (valovna dolžina 1060 nm). Na takšen način so bile površine z različnimi topografijami in omočljivostjo izdelane in testirane v kavitacijskem tunelu pri različnih kavitacijskih pogojih. Kavitacijske značilnosti za funkcionalizirane cilindrične površine smo hkrati spremljali z visokohitrostno vizualizacijo (20.000 fps) in visokofrekvenčnimi tlačnimi pretvorniki. Rezultati jasno kažejo, da se značilnosti kavitacije med različnimi mikrostrukturiranimi površinami bistveno razlikujejo. Na nekaterih površinah se začetna kavitacija zavleče in zmanjša v primerjavi z referenčno - visoko polirano površino. Pokazano je tudi, da povečana površinska omočljivost (t.j. hidrofilnost) zavira začetno kavitacijo.
COBISS.SI-ID: 17154075
Nenaden padec tlaka sproži nastanek parnih in plinskih mehurčkov znotraj tekočega medija (imenovano kavitacija). To vodi do številnih (ključnih) inženirskih težav: izgube materiala, hrupa in vibracij hidravličnih strojev. Po drugi strani pa je kavitacija potencialno koristen pojav: ekstremni pogoji se vse pogosteje uporabljajo za najrazličnejše namene, kot so čiščenje površin, izboljšana kemija in čiščenje odpadne vode (izkoreninjenje bakterij in inaktivacija virusa). Kljub temu pomembnemu napredku še vedno obstaja velik razkorak med razumevanjem mehanizmov, ki prispevajo k učinkom kavitacije, in njeno uporabo. Čeprav inženirji že tržijo naprave, ki uporabljajo kavitacijo, še vedno nismo sposobni odgovoriti na temeljno vprašanje: Kateri točno so mehanizmi, kako mehurčki lahko čistijo, razkužijo, ubijejo bakterije in povečajo kemično aktivnost? Ta članek je temeljit pregled nedavnih (od leta 2005 naprej) znanstvenih del na področju uničevanja mikroorganizmov s kavitacijo in želi biti podlaga za napredek v naslednjih letih.
COBISS.SI-ID: 16633627
Recikliranje odpadne vode in odstranjevanje blata v papirni industriji predstavljata približno 60% vseh stroškov postopka. Zato se nove in okolju prijazne tehnike čiščenja odpadne vode nenehno razvijajo. Izkoriščanje kavitacije je trenutno dobro raziskana tema, ki je zanimiva tudi za industrijo proizvodnje papirja. Ta študija raziskuje učinkovitost hidrodinamske kavitacije, same in v kombinaciji z dodatkom NaOH za obdelavo blata iz celuloze in papirja, za povečanje sproščanja hranil. Najprej smo preizkusili dve laboratorijski napravi: pulzorajoči in rotacijski hidrodinamski kavitacijski generator. Slednja postavitev se je izkazala za bolj učinkovito: zato so bili na podobni pilotni različici izvedeni nadaljnji poskusi. Rezultati so pokazali povečanje potrebe po topnem kemičnem kisiku (COD) za 514 mg / L, skupnega dušika (Nt) za 17,4 mg / L, skupnega fosforja (Pt) pa za 2,3 mg / L. Za še bolj učinkovito sproščanje hranil smo preizkusili kombinacijo kavitacije in alkalizacije blata. Dodatek NaOH in 30 min kavitacije sekundarnega blata (500 L) sta znatno izboljšala COD in sproščanje Nt za 2400 mg / L oziroma 120 mg / L. Mikrobiološke fotografije so pokazale dokončen razpad blata. Po naših ocenah bi 1,9 kg sproščenih KPK iz alkalnega predhodno obdelanega in kavitaliziranega blata stalo le en evro.
COBISS.SI-ID: 16942363
V industriji proizvodnje papirja so mikrobne kontaminacije procesnih voda pogoste in lahko povzročijo škodo na papirnih izdelkih in opremi ter pojav patogenov v končnih izdelkih. Opustitev klora je povzročila uporabo dragih reagentov in izdelkov manjše mehanske kakovosti. V tej študiji smo preizkusili rotacijski generator kavitacije, opremljen z dvema sklopoma rotorja in statorja, da ustvari razvito kavitacijo (nestabilno oblačenje v oblaku s tlačnimi pulzacijami) ali superkavitacijo (enakomerna votlina v zakrčenih kavitacijskih pogojih) za uničenje obstojne bakterije Bacillus subtilis. Naši rezultati so pokazali, da je bila učinkovita le superkavitacija in je bila nadalje uporabljena za čiščenje voda, izoliranega iz zaprtega sistema za recikliranje vode v napravi za proizvodnjo papirja. Kakovost vode smo spremljali in ocenjevali glede na kemične (COD, redoks potencial in raztopljeni kisik), fizikalne (usedljive trdne snovi, netopne in barvne jakosti) ter biološke lastnosti (kvasovke, aerobne in anaerobne bakterije, bakterijske spore in plesni). Po eni uri tretiranja je bilo doseženo močno zmanjšanje 4 log za anaerobni sulfat, ki zmanjšuje bakterije in za kvasovke; zmanjšanje 3 log za aerobne bakterije; in zmanjšanje 1,3 log za toplotno odporne bakterijske spore. Opazili so 22-odstotno znižanje KPK in povečanje redoks potenciala (37%). Usedline so se zmanjšale za 50%, netopni delci pa za 67%. Za uničevanje bakterij v pravih industrijskih procesnih vodah je rotacijski generator superkavitacije porabil 4-krat manj električne energije v primerjavi s prej objavljenimi postopki kavitacije.
COBISS.SI-ID: 514117931