Wat is ultrasone cavitatie?

Wanneer de druk van de geluidsgolf zich voortplant door ultrasone trillingen in vloeistof één atmosfeer bereikt, kan de piekdruk van de ultrasone golf vacuüm of negatieve druk bereiken. In werkelijkheid is er echter geen negatieve druk aanwezig, dus wordt een grote kracht gegenereerd in de vloeistof, die de vloeibare moleculen in lege voetten trekt. Deze holte is zeer dicht bij vacuüm en scheurt wanneer de ultrasone druk zijn maximale omgekeerde richting bereikt. De sterke impact gegenereerd door de breuk raakt het vuil op het oppervlak van het object. Het schokgolffenomeen gegenereerd door de breuk van talloze kleine cavitatiebellen wordt het fenomeen "cavitatie" genoemd.

Wanneer de ultrasone energie hoog genoeg is, verzamelen kleine bubbels (cavitatie -kernen) die in het vloeistof bestaan, groeien en verzamelen continu akoestische veldergie onder de werking van het ultrasone veld. Wanneer de energie een bepaalde drempel bereikt, storten cavitatie -bubbels in en sluiten snel.

De levensduur van cavitatiebellen is ongeveer 0. 1 μ s. Wanneer ze snel instorten, kunnen ze enorme energie vrijgeven en micro -jets genereren met een snelheid van ongeveer 110 m/s en een sterke impactkracht, wat resulteert in een botsingsdichtheid van maximaal 1,5 kg/cm2. Op het moment van snelle ineenstorting genereren cavitatiebellen lokale hoge temperatuur en druk (5000K, 1800aTM), met een koelsnelheid van maximaal 109k/s. Het cavitatie -effect van echografie verhoogt de snelheid van heterogene reacties aanzienlijk, bereikt uniforme menging tussen heterogene reactanten, versnelt de diffusie van reactanten en producten, bevordert de vorming van vaste nieuwe fasen en regelt de grootte en verdeling van deeltjes.

Aanvullende informatie:

Wanneer echografie zich in een medium voortplant, veroorzaakt de interactie tussen echografie en het medium fysische en chemische veranderingen in het medium, wat resulteert in een reeks mechanische, thermische, elektromagnetische en chemische echografie -effecten, inclusief de volgende vier effecten:

1. Mechanische effecten. De mechanische werking van echografie kan de emulgering van vloeistof bevorderen, de vloeibaarheid van gel en de dispersie van vaste stof. Wanneer staande golven worden gevormd in ultrasone vloeistofmedia, zijn kleine deeltjes opgehangen in de vloeistofcondense aan de knooppunten als gevolg van mechanische krachten, waardoor periodieke accumulaties in de ruimte worden gevormd.

De geïnduceerde polarisatie en magnetisatie veroorzaakt door de mechanische werking van ultrasone golven tijdens propagatie in piëzo -elektrische en magnetostrictieve materialen (zie diëlektrische fysica en magnetostriction).

2. Cavitatie -effect. Ultrasone golven kunnen een groot aantal kleine bubbels genereren wanneer ze op vloeistoffen worden aangebracht. Een reden is dat lokale trekspanning plaatsvindt in de vloeistof, waardoor negatieve druk wordt gevormd. De afname van de druk zorgt ervoor dat het gas oorspronkelijk in de vloeistof opgelost wordt om oververzadigd te raken en te ontsnappen aan de vloeistof, die kleine bubbels wordt.

Een andere reden is dat sterke trekspanning de vloeistof uit elkaar scheurt in een holte, bekend als cavitatie. De holte bevat vloeibare damp of een ander gas dat in de vloeistof is opgelost en kan zelfs een vacuüm zijn. Kleine bubbels gevormd door cavitatie zullen continu bewegen, groeien of plotseling barsten van de trillingen van het omliggende medium.

3. Thermisch effect. Vanwege de hoge frequentie en energie van echografie kan het significante thermische effecten veroorzaken wanneer het wordt opgenomen door het medium.

4. Chemische effecten. De werking van echografie kan bepaalde chemische reacties bevorderen of versnellen. Zuiver gedestilleerd water produceert bijvoorbeeld waterstofperoxide na ultrasone behandeling; Stikstofzuur wordt geproduceerd na ultrasone behandeling van water dat stikstofgas bevat; De waterige oplossing van kleurstof zal van kleur veranderen of vervagen na ultrasone behandeling.