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Time:2024-07-13| Author:admin
超聲波清洗是一種利用超聲波在液體介質中產(chǎn)生的空化效應進行清洗的技術。?超聲波清洗技術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,?結合化學清洗劑的使用,?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)?,?還涉及化學作用(?清洗劑對污物的滲透、?溶解作用)?,?兩種作用的結合使得清洗效果更為顯著。?
超聲波在液體介質中傳播時,由于超聲波與介質的相互作用,使介質發(fā)生物理的和化學的變化,從而產(chǎn)生一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
1)機械效應。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。當超聲波在流體介質中形成駐波時,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(見電介質物理學和磁致伸縮)。
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力把液體“撕開”成一空洞,稱為空化。空洞內(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大多與空化作用有關。
3)熱效應。由于超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產(chǎn)生顯著的熱效應。
4)化學效應。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。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物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經(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構發(fā)生了改變。
超聲波具有波長短、頻率高及能量大的特點,在應用過程中產(chǎn)生一系列力學、熱學、電磁學和化學的超聲效應。目前超聲波技術已廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工、醫(yī)藥等領域,在石油加工領域中的應用也越來越受到重視。超聲波介導的效應有兩種類型:化學效應和物理效應。 當氣泡數(shù)量較少時 - 使用標準實驗室設備 - 它主要是物理速率加速度起作用。例如,特定的效應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,并且是還負責多相反應中的速率加速,因為表面 清潔和侵蝕導致質量傳輸?shù)玫礁纳?。功率超聲增強液體介質中的化學和物理變化 通過空化氣泡的產(chǎn)生和隨后的破壞。