Рушійна сила, що стоїть за ультразвуковою кавітаційною обробкою
Вплив рідини на ультразвукове дослідження високої інтенсивності може спричинити акустичну кавітацію. Це явище, як правило, можна розглядати як хмару міхура, утворена поблизу ультразвукового джерела (наприклад, ультразвукового рогу) і вважається сильним шиплячим звуком. Кавітація-це порожнина низького тиску (тобто вакуумна бульбашка або порожнина), утворена в рідині, яка постійно збільшується, коротко коливається, а потім асиметрично впадає з величезною інтенсивністю.
Хімічні та фізичні ефекти кавітації:
Колапс насильницької піни викликає місцеву екстремальну температуру (~ 5000 градусів), швидкість нагріву /охолодження (~ 10 мільярдів градусів /с) та тиск (~ 1000 атм) у кавітації, генерує вільні радикали та викликає багато хімічних (хімічних) реакцій ( наприклад, окислюючі забруднювачі, стерилізація, полімеризація, десульфуризація, деградація молекул довгого ланцюга тощо). У той же час, кавітаційне поле генерує потік, надзвичайно швидкі мікро пояси (близько 500 м/сек) та величезні сили зсуву, сприяючи широкому діапазону фізичних (механічних) ефектів, таких як емульгування, фрагментація частинок, фрагментація клітин, гомогенізація, гомогенізація, гомогенізація, гомогенізація, гомогенізація, дисперсія, агрегація та дегазування. У відповідних умовах кавітація може навіть генерувати світло - ефект, відомий як сонолумінесценція.
Чистий хімічний ефект ультразвукової кавітації певною мірою посилюється зі збільшенням частоти, тоді як механічний ефект має сильну протилежну залежність із збільшенням частоти. Конструкція промислових ультразвукових процесорів вводить сильні сили зсуву з обробленою рідиною, тому вони, як правило, працюють на нижньому краю ультразвукового спектру (~ 20 кГц).
Пояснення потенційних механізмів:
Схематична схема динаміки кавітаційних бульбашок показана на малюнку, яка ілюструє ріст та асиметричний колапс порожнин низького тиску, що призводить до генерації мікрорейтиків. Одночасне виникнення коливань міхура та зростання міхура не відображається. Коли міхур коливається і розширюється, вона втягує навколишню рідку пари і розчиняє газ у внутрішню частину міхура. Цей процес називається "Дифузія випрямлення". Тиск у піні зберігається на відносно низькому рівні, що сприяє його остаточній імплозії. На завершальній стадії імплозії швидкість стінки міхура може перевищувати швидкість звуку всередині його газу. Це породжує ударні хвилі всередині міхура (подібно до тих, що виробляються, коли літак перетинає звуковий бар'єр), який розбиває міхур на крихітні фрагменти, які згодом стають початковою точкою для подальших кавітаційних подій.
Захистіть слухання:
Колапс кавітаційних бульбашок, що утворюються під час ультразвукового процесу, створює сильний шум широкого спектру дії, при цьому децибели перевищують 100 децибелів. Тому дуже важливо вжити заходів безпеки та безпеки при використанні ультразвукових рідких процесорів.
