Реферат по дисциплине «Промышленная экология»
жүктеу/скачать 26,18 Kb.
|
УЗ
- Бұл бет үшін навигация:
- 4 Воздействие ультразвука на вещество
3 Ультразвуковая кавитацияУльтразвуковая кавитация - основной инициатор физико-химических процессов, возникающих в жидкости под действием ультразвука. Она реализуется за счет трансформации низкой плотности энергии ультразвука в высокую плотность энергии вблизи и внутри газового пузырька. Кавитация — образование в жидкости пульсирующих пузырьков (каверн, полостей), заполненных паром, газом или их смесью. В ультразвуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко захлопываются после перехода в область повышенного давления, порождая сильные гидродинамические возмущения в жидкости, интенсивное излучение акустических волн. При этом, в жидкости происходит разрушение поверхностей твёрдых тел, граничащих с кавитирующей жидкостью. В ультразвуковой обработке жидкостей основным действующим фактором является кавитация. На эффекте кавитации основаны следующие технологические процессы: – предотвращение образования накипи, – ультразвуковая очистка, – металлизация, – звукокапиллярный эффект (проникновение жидкостей в мельчайшие поры и трещины), – диспергирование твёрдых тел в жидкостях, – дегазация (деаэрирование) жидкостей, – кристаллизация, – интенсификация электрохимических процессов, – получение аэрозолей, – уничтожения микроорганизмов и ультразвуковая стерилизация инструментов. 4 Воздействие ультразвука на веществоАкустические течения — один из основных механизмов воздействия ультразвука на вещество. Он обусловлен поглощением ультразвуковой энергии в веществе и в пограничном слое. Акустические потоки отличаются от гидродинамической малой толщины пограничного слоя и возможностью его утонения с увеличением частоты колебаний. Это способствует ускорению процессов горения, сушки, перемешивания, перегонки, диффузии, экстракции, пропитки, сорбции, кристаллизации, растворения, дегазации жидкостей и расплавов. В потоке с высокой энергией влияние акустической волны осуществляется за счёт энергии самого потока, путём изменения его турбулентности. В этом случае акустическая энергия может составлять всего доли процентов от энергии потока. При прохождении через жидкость звуковой волны большой интенсивности, возникает так называемая акустическая кавитация. В интенсивной звуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко схлопываются при переходе в область повышенного давления. В кавитационной области возникают мощные гидродинамические возмущения в виде микроударных волн и микропотоков. Кроме того, схлопывание пузырьков сопровождается сильным локальным разогревом вещества и выделением газа. Такое воздействие приводит к разрушению даже таких прочных веществ, как сталь и кварц. Этот эффект используется для диспергирования твёрдых тел, получения мелкодисперсных эмульсий несмешивающихся жидкостей, возбуждения и ускорения химических реакций, уничтожения микроорганизмов, экстрагирования из животных и растительных клеток ферментов. Кавитация определяет также такие эффекты как слабое свечение жидкости под действием ультразвука – звуколюминесценция, и аномально глубокое проникновение жидкости в капилляры – звукокапиллярный эффект. Кавитационное диспергирование кристаллов карбоната кальция (накипи) лежит в основе акустических противонакипных устройств. Под воздействием ультразвука происходит раскалывание частиц, находящихся в воде, их средние размеры уменьшаются с 10 до 1 микрона, увеличивается их количество и общая площадь поверхности частиц. Это приводит к переносу процесса образования накипи с теплообменной поверхности в непосредственно в жидкость. Ультразвук так же воздействует и на сформированный слой накипи, образуя в нем микротрещины, способствующие откалыванию кусочков накипи с теплообменной поверхности. В установках по ультразвуковой очистке с помощью кавитации и порождаемых ею микропотоков удаляют загрязнения как жёстко связанные с поверхностью, типа окалины, накипи, заусенцев, так и мягкие загрязнения типа жирных плёнок, грязи и т.п. Этот же эффект используется для интенсификации электролитических процессов. Под действием ультразвука возникает такой любопытный эффект, как акустическая коагуляция, т.е. сближение и укрупнение взвешенных частиц в жидкости и газе. Физический механизм этого явления ещё не окончательно ясен. Акустическая коагуляция применяется для осаждения промышленных пылей, дымов и туманов при низких для ультразвука частотах до 20 кГц. Механическая обработка твёрдых тел с применением ультразвука основана на следующих эффектах: – уменьшение трения между поверхностями при УЗ колебаниях одной из них, – снижение предела текучести или пластическая деформация под действием УЗ, – упрочнение и снижение остаточных напряжений в металлах под ударным воздействием инструмента с УЗ частотой. жүктеу/скачать 26,18 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|