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時間:2024-07-13| 作者:admin
超聲波清洗是一種利用超聲波在液體介質(zhì)中產(chǎn)生的空化效應(yīng)進行清洗的技術(shù)。?超聲波清洗技術(shù)主要依賴于超聲波在液體中傳播時產(chǎn)生的空化作用,?即液體中氣泡的破裂產(chǎn)生的能量極大的沖擊波,?這種現(xiàn)象被稱為“空化作用”。?這種沖擊波能夠達到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的作用,?結(jié)合化學(xué)清洗劑的使用,?實現(xiàn)對物體進行充分、?徹底的清洗。?超聲波清洗不僅包括物理作用(?超聲波清洗槽和超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的振動)?,?還涉及化學(xué)作用(?清洗劑對污物的滲透、?溶解作用)?,?兩種作用的結(jié)合使得清洗效果更為顯著。?
超聲波在液體介質(zhì)中傳播時,由于超聲波與介質(zhì)的相互作用,使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化,從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng),包括以下4種效應(yīng):
1)機械效應(yīng)。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當(dāng)超聲波在流體介質(zhì)中形成駐波時,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節(jié)處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質(zhì)物理學(xué)和磁致伸縮)。
2)空化作用。超聲波作用于液體時可產(chǎn)生大量小氣泡。一個原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負壓,壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞,稱為空化??斩磧?nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓,同時產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷,并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。
3)熱效應(yīng)。由于超聲波頻率高,能量大,被介質(zhì)吸收時能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。
4)化學(xué)效應(yīng)。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng)。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫;溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸;染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后,特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。
超聲波具有波長短、頻率高及能量大的特點,在應(yīng)用過程中產(chǎn)生一系列力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和化學(xué)的超聲效應(yīng)。目前超聲波技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工、醫(yī)藥等領(lǐng)域,在石油加工領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越受到重視。超聲波介導(dǎo)的效應(yīng)有兩種類型:化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)。 當(dāng)氣泡數(shù)量較少時 - 使用標準實驗室設(shè)備 - 它主要是物理速率加速度起作用。例如,特定的效應(yīng)是固體表面附近的不對稱坍塌,形成微射流。 這種效果是超聲波在清洗方面非常有效的原因,并且是還負責(zé)多相反應(yīng)中的速率加速,因為表面 清潔和侵蝕導(dǎo)致質(zhì)量傳輸?shù)玫礁纳?。功率超聲增強液體介質(zhì)中的化學(xué)和物理變化 通過空化氣泡的產(chǎn)生和隨后的破壞。