超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī)
型號(hào):BY-398MPA
設(shè)備簡(jiǎn)介:
溫州濱一機(jī)械科技有限公司是專業(yè)生產(chǎn)超高壓殺菌設(shè)備,主要應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、生物技術(shù)、化妝品、石墨烯等材料領(lǐng)域。該設(shè)備在國(guó)內(nèi)許多杰出企業(yè)、大學(xué)以及研究院已得到廣泛應(yīng)用。
溫州濱一機(jī)械科技有限公司克服原來(lái)材料上的瓶頸,制造了目前國(guó)內(nèi)比較高的壓力微射流設(shè)備,壓力達(dá)到500mpa,給做研究高科技工作者施展更好的空間。
超高壓微射流納米均質(zhì)機(jī),BY-398MPA,就是通過(guò)增壓泵把液體輸送到容器里增壓到設(shè)定的壓力,瞬間泄放經(jīng)過(guò)金剛石均質(zhì)腔物料以的流速(1200-1800米/秒)噴出,碰撞在反方向的物料,產(chǎn)生三種效果①空穴效應(yīng)②撞擊效應(yīng)③剪切效應(yīng)。經(jīng)過(guò)這三種效應(yīng)處理后,物料粒徑可均勻細(xì)化到100nm以下,細(xì)胞破碎率大于95%。
技術(shù)參數(shù):
實(shí)驗(yàn)中試型(可選取金剛石均質(zhì)腔,0.05-0.1mm)
工作壓力:0-500mpa(72500PSI)
工作流量16-36L/N
最小處理量 100ml
進(jìn)料物顆粒 300um
進(jìn)料粘度≤2000cps
均質(zhì)溫度可控制6-90℃
電源使用380V/50HZ 7.5KW
該設(shè)備接觸物料的材質(zhì)都是經(jīng)FDA &GMP認(rèn)可,以316L和17-4特殊含金鋼、超高分子聚乙烯和PEEK等,支持CIP。
液壓動(dòng)力傳輸,結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用,系統(tǒng)異常急停按鈕。
PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。
特點(diǎn):
整機(jī)使用液壓系統(tǒng),高壓穩(wěn)定。
本設(shè)備采用高壓金屬密封為主,無(wú)泄漏,工作時(shí)間長(zhǎng)。高壓下暫停,走空,加入物料無(wú)需排氣,即可正常工作。物料走空后可自動(dòng)關(guān)機(jī),安全保證。
型號(hào) | 設(shè)計(jì)壓力MPa | 設(shè)計(jì)流量(L/H) | 功率(kw) |
BY400-16-0.05mm(實(shí)驗(yàn)設(shè)備) | 400 | 16 | 7.5 |
BY300-16-0.1mm(實(shí)驗(yàn)設(shè)備) | 300 | 32 | 7.5 |
160
選用互容腔 | 壓力MPa | 流量(L/H) | 功率(kw) |
BY500-240-0.2mm(生產(chǎn)設(shè)備) | 500 | 240 | 45 |
BY500-500-0.2mm(生產(chǎn)設(shè)備) | 500 | 500 | 90 |
BY500-750-0.3mm(生產(chǎn)設(shè)備) | 500 | 750 | 135 |
BY500-1000-0.3mm(生產(chǎn)設(shè)備) | 500 | 1000 | 160 |
實(shí)驗(yàn)室專用型(適合:生物,醫(yī)藥,食品,化工,納米懸浮液。。。等行業(yè))
技術(shù)性能
★ 設(shè)計(jì)壓力0-5000bar(500Mpa/77500psi)
★ 工作壓力0~4500bar(450MPa/65250psi)
★ 工作流量60L/h
★ 最小處理量:50ml
★ 進(jìn)料粒徑≤300um
★ 進(jìn)料黏度≤2000cp
★ 工作溫度≤ 90℃
★ 均質(zhì)樣品溫度可控制 ≤ 4~10℃
★ 均質(zhì)閥組件為99%人造金剛石材質(zhì),耐壓,耐磨
★ 泵體為分體式設(shè)計(jì),易拆卸,易清洗
★ 整機(jī)為GMP設(shè)計(jì),可在線進(jìn)行SIP/CIP操作
★ 具有超高壓設(shè)計(jì),壓力可達(dá)4500bar/65250psi
★ 高壓微射流均質(zhì)閥設(shè)計(jì),氧化鋯高耐磨材質(zhì)閥組件
★ 數(shù)字式壓力顯示,精確到1 bar
★ 在線排空,內(nèi)部可達(dá)到零殘留,不消耗物料
★ 物料可在高壓下暫停,走空,斷料后自動(dòng)關(guān)機(jī)。
★ 動(dòng)力端配置大功率電機(jī),保證高壓下穩(wěn)定工作
★ 特殊進(jìn)料閥設(shè)計(jì),無(wú)需排氣,可直接進(jìn)料
★ 物料殘留量為零,特別適合原輔料昂貴的產(chǎn)品研發(fā)
★ PLC自動(dòng)化智能控制系統(tǒng),配有數(shù)據(jù)USB接口,可實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線圖。
特點(diǎn):
1、關(guān)機(jī)不用刻意旋動(dòng)手柄泄壓,本設(shè)備內(nèi)部自動(dòng)泄壓。
2、整機(jī)使用液壓系統(tǒng)作動(dòng)力,高壓穩(wěn)定。
3、整機(jī)采用高壓金屬密封為主,無(wú)泄漏,工作時(shí)間長(zhǎng)。
4、高壓下可暫停,走空,加入物料后無(wú)需排氣,可正常工作。
4、物料走空后可自動(dòng)關(guān)機(jī),安全保證。
5、可實(shí)時(shí)監(jiān)控,拷貝曲線圖。
6、均質(zhì)過(guò)程易產(chǎn)生高熱量的部件全程處于低溫冷媒控制中(4-10度之間)。
7、可24小時(shí)高壓開(kāi)機(jī)工作。
8、PLC自動(dòng)預(yù)設(shè)調(diào)壓,無(wú)需手動(dòng)加壓。
微射流是在超高壓(310MPa)的壓力作用下,經(jīng)過(guò)孔徑很微小的閥心,產(chǎn)生幾倍音速的流體,從而達(dá)到分散,均質(zhì),乳化,納米顆粒等等。
工作原理:物料流經(jīng)單向閥后,在高壓腔泵里加壓。通過(guò)微米級(jí)的噴嘴,以亞音速撞擊在乳化腔上,同時(shí)通過(guò)強(qiáng)烈的空穴,剪切效應(yīng),得到足夠小而均一的粒徑分布。 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì): 電液傳動(dòng),在保證安全性的同時(shí),的腔體構(gòu)造,使均質(zhì)壓力可達(dá)3100bar,有效解決顆粒的納米級(jí)分散; 并可循環(huán)均質(zhì)。 噴嘴核心材料為金剛石,同時(shí)采用金屬錐面密封,在承受超高壓力的同時(shí),保證密封性,延長(zhǎng)使用壽命。 主要應(yīng)用: 脂肪乳、脂質(zhì)體、納米混懸液的制備; 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的提?。?xì)胞破碎); 食品、化妝品的均質(zhì)乳化; 新能源產(chǎn)品(石墨烯電池導(dǎo)電漿料、太陽(yáng)能漿料)
概述
微射流特指不需要額外的流源,射流的形成直接來(lái)源于周圍流體。該項(xiàng)技術(shù)于20世紀(jì)70年代提出,但直到90年代才得到充分研究。微射流的形成主要有兩種形式,一種是由僅在一個(gè)側(cè)面上開(kāi)有微小孔的封閉腔體形成射流作動(dòng)器,工作時(shí)開(kāi)孔相對(duì)的側(cè)面產(chǎn)生振動(dòng),外界流體便會(huì)經(jīng)由開(kāi)孔不斷進(jìn)入、排出腔體,形成微射流;另一種為直接將振動(dòng)膜片放入環(huán)境流體之中,膜片振動(dòng)時(shí)只要其振幅足夠大,也會(huì)沿膜片法線方向形成射流。兩種形式中,振動(dòng)的產(chǎn)生又可分為電磁機(jī)械式、靜電式和壓電式。 [1]
微射流作動(dòng)器原理
GlezerA等人研制成功的微射流作動(dòng)器及其形成的微射流流場(chǎng)示意圖。
整個(gè)作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺寸很小,它采用微電子制造技術(shù),在硅基或其他材料上整體加工而成。作動(dòng)器腔體深度僅為幾十微米,射流出入口處長(zhǎng)度為幾百微米,開(kāi)孔平面為0.5mm寬×75mm長(zhǎng)的窄縫。腔體的金屬振動(dòng)薄膜由圓狀壓電陶瓷片驅(qū)動(dòng)。作動(dòng)器開(kāi)始工作時(shí),在其上加上周期性變化的電壓信號(hào),壓電陶瓷片就驅(qū)動(dòng)腔體金屬薄膜產(chǎn)生振動(dòng)。以作動(dòng)器在空氣中工作為例,當(dāng)薄膜沿x反向振動(dòng)時(shí),腔體內(nèi)氣體壓強(qiáng)降低,外界氣體經(jīng)開(kāi)孔進(jìn)入腔體;當(dāng)薄膜沿x正向振動(dòng)時(shí),腔體內(nèi)氣體受到壓縮,又會(huì)經(jīng)由開(kāi)孔排出腔體。在此過(guò)程中,開(kāi)孔處氣流受到強(qiáng)烈的剪切作用,因而在出口銳緣處發(fā)生分離(流動(dòng)由貼體進(jìn)入腔體轉(zhuǎn)向?yàn)榱飨颦h(huán)境),進(jìn)而卷起形成兩列旋渦;而旋渦一經(jīng)形成,就會(huì)向下游遷移。在遷移過(guò)程中,旋渦對(duì)的能量不斷耗散,其相干結(jié)構(gòu)逐漸消失,最終演化為散亂的湍流流動(dòng),直至與環(huán)境氣體融為一體。周期性的薄膜振動(dòng)不斷產(chǎn)生旋渦對(duì),并重復(fù)演化過(guò)程,從而形成微射流。微射流在x-y平面上的速度分布如圖1上方的曲線所示。在旋渦對(duì)經(jīng)過(guò)的途中,會(huì)伴隨產(chǎn)生動(dòng)壓強(qiáng)降低的區(qū)域(卷吸場(chǎng))。 [2]
微射流作動(dòng)器及其形成的微射流流場(chǎng)的特點(diǎn)
a.微射流作動(dòng)器結(jié)構(gòu)微小,質(zhì)量也很小,因而具有很廣的用途。但其加工要涉及微電子制造技術(shù),常規(guī)機(jī)械制造無(wú)法完成。
b.與常規(guī)的連續(xù)射流相比,微射流是有間隔的流動(dòng)。它的凈質(zhì)量流率為零,動(dòng)量不為零。其實(shí)質(zhì)是旋渦對(duì)的生成、遷移和耗散。只是由于這一系列過(guò)程進(jìn)行的頻率很高,宏觀表現(xiàn)類似于常規(guī)射流而已。
c.微射流流動(dòng)中伴隨有卷吸場(chǎng)產(chǎn)生,這也是其不同于常規(guī)射流的特征所在。
d.微射流的能量水平(旋渦對(duì)強(qiáng)度)不僅取決于金屬薄膜振動(dòng)所消耗的電能功率,而且還與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率及作動(dòng)器腔體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等有關(guān),因此有可能消耗極少量的電能功率來(lái)獲得很強(qiáng)的微射流強(qiáng)度。
微射流之間的相互作用
形成零凈質(zhì)量流率微射流時(shí),在作動(dòng)器出口附近會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的卷吸場(chǎng),這一點(diǎn)可從兩相鄰的微射流相互作用看出圖2。其中兩射流雷諾數(shù)均為Re=300,正弦電壓信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率為600Hz,相鄰兩射流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差為θ。圖2a中,θ=70°,兩射流同相,相互作用的結(jié)果是兩股射流合成為沿x方向加寬的一股。圖2b中θ=70°。這樣,當(dāng)一個(gè)射流作動(dòng)器處于排氣過(guò)程時(shí),另一個(gè)尚處于吸氣過(guò)程;排氣過(guò)程受吸氣過(guò)程影響,結(jié)果是相位落后的射流發(fā)生偏離,流向相位超前的一側(cè)。圖2c中θ=130°,兩射流的相互作用更為明顯,相位落后的射流幾乎貼著作動(dòng)器表面流向相位超前的一方。
微射流技術(shù)的應(yīng)用
氣動(dòng)力控制
微射流技術(shù)在氣動(dòng)力控制上的應(yīng)用結(jié)果之一是可提高模型的升阻比。MichaelAmitay等人對(duì)2D圓柱體的氣動(dòng)力性能調(diào)節(jié)進(jìn)行了全面實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)在風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞截面尺寸為0.91m×0.91m;氣流雷諾數(shù)Re=3×104~1.3×105;流動(dòng)速度為32m/s。實(shí)驗(yàn)?zāi)P捅砻娣胖昧銉糍|(zhì)量流率的微射流作動(dòng)器。實(shí)驗(yàn)中微射流產(chǎn)生的低壓回流區(qū)形成一“虛擬面”,使附近的流線偏離未受擾動(dòng)的邊界層,從而使作動(dòng)器前后模型表面的壓強(qiáng)系數(shù)顯著降低。若在周向放置多個(gè)微射流作動(dòng)器,則使得模型的升力系數(shù)提高,阻力系數(shù)降低。
氣流在薄翼上的分離與再附
應(yīng)用微射流技術(shù)還可改善翼型的失速性能。還是AmitayM等人利用微射流技術(shù)對(duì)氣流在薄翼鈍頭體上的分離與再附進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。薄翼上安放有兩個(gè)微射流作動(dòng)器,其出口寬度為0.5mm,兩者相距2.5mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,不使用微射流作動(dòng)器,當(dāng)薄翼攻角超過(guò)5°時(shí),流動(dòng)就會(huì)分離。而使用微射流作動(dòng)器對(duì)氣流進(jìn)行控制后,在17.5°攻角范圍內(nèi),氣流*是附面的,部分地方達(dá)到25°附面臨界角。由于氣流附面區(qū)域擴(kuò)大,使得薄翼的升力提高、壓差阻力下降,而且通過(guò)控制氣流分離點(diǎn)位置,薄翼的失速性能變得更好。SeifertA等人還在飛行馬赫數(shù)下,采用微射流技術(shù),對(duì)推遲氣流在機(jī)翼上的分離點(diǎn)位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中微射流作動(dòng)器工作頻率為800Hz。結(jié)果顯示,在低馬赫數(shù)下(可認(rèn)為氣流不可壓縮),機(jī)翼升力系數(shù)可提高15%,失速后升力可提高50%,阻力降低50%,而且機(jī)翼尾跡區(qū)氣流變得較為平穩(wěn)。在高馬赫數(shù)條件下(必須考慮氣流的可壓縮性),機(jī)翼性能的變化非常復(fù)雜。由于微射流的存在,機(jī)翼邊界層內(nèi)氣流加速,分離點(diǎn)位置退移,這是有利的一面,但對(duì)于高速可壓縮流微射流的控制效果不理想。對(duì)于跨音速流動(dòng),雖然微射流對(duì)提高機(jī)翼升力不明顯,但可顯著緩和其顫震現(xiàn)象。 [4]
增強(qiáng)混合
大量微尺度的微射流旋渦元與射流相互作用還可增強(qiáng)主流的混合。DavisSA等人利用微射流技術(shù)對(duì)增強(qiáng)噴液射流(主流)的混合過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中噴液孔直徑為25.4mm,出口速度為11.4m/s,雷諾數(shù)為ReD=19000。噴液孔周圍放置9個(gè)微射流作動(dòng)器,微射流流動(dòng)方向可調(diào)整為平行或垂直噴液孔軸線。微射流作動(dòng)器開(kāi)口寬度0.5mm×9mm,工作頻率為1.2kHz,微射流出口速度為11m/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,正是因?yàn)槲⑸淞髯鲃?dòng)器的作用,在同樣下游位置處,主流剪切邊界層沿徑向擴(kuò)展加速;與此同時(shí),沿軸線的流動(dòng)速度減慢,并且主流近場(chǎng)處的徑向波動(dòng)速度增加了將近10倍;主流較遠(yuǎn)的下游位置處,徑向波動(dòng)速度減小至低于主流未受控的程度。幾方面原因都使得主流的混合程度加強(qiáng)。
控制換熱
微射流技術(shù)還可應(yīng)用于冷卻之目的并取得顯著效果。MarkGillespie研究了使用微射流技術(shù)對(duì)微電子集成電路進(jìn)行對(duì)流冷卻的問(wèn)題。結(jié)果顯示,周期性變化的吸入/排出微射流流場(chǎng)顯著增強(qiáng)了元器件的冷卻效果。在元器件表面溫度為100℃時(shí),自然對(duì)流散熱功率僅為2W,而使用微射流作動(dòng)器后,功率可達(dá)17W。與常規(guī)的采用連續(xù)射流的散熱方式相比,兩者消耗同樣的能量水平,微射流作動(dòng)器可增強(qiáng)散熱功率200%。鑒于微電子工業(yè)領(lǐng)域在元器件生產(chǎn)向小型、微型化發(fā)展的同時(shí),其表面的發(fā)熱熱流率變得越來(lái)越劇烈,因而微射流技術(shù)在此方面的應(yīng)用具有廣闊的前景。