Ультразвуковая очистка

Общие сведения

Ультразвуковая очистка — способ очистки поверхностей твердых тел от жировых и механических загрязнений, при котором в моющий раствор вводятся ультразвуковые колебания. В основе механизма ультразвуковой очистки лежат явления, возникающие в жидкости при возбуждении в пей ультразвуковых воли: кавитация, акустические течения, звуковое давление и звукокапилляр- ный эффект. Эффективность процесса очистки зависит от частоты колебаний и их интенсивности, а также от физико-химических свойств моющей жидкости (вязкость, упругость насыщенного пара, поверхностное натяжение, степень газосодержапия). На эффективность очистки влияют также и внешние факторы — температура и гидростатическое давление в жидкости.

В процессе ультразвуковой очистки происходит разрушение поверхностных пленок загрязнений, отслаивание и удаление загрязнений, их эмульгирование и растворение (рис. 3.25).

Схема влияния различных факторов на механизм ультразвуковой очистки смещений

Рис. 3.25. Схема влияния различных факторов на механизм ультразвуковой очистки смещений

Акустическая кавитация

Кавитация (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром (рис. 3.26).

Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости {гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения {акустическая кавитация). Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну. Это вызывает появление в жидкости сильных гидродинамических возмущений. Кавитационные пузырьки образуются там, где давление р в жидкости становится ниже критического значения ркр, соответствующего порогу кавитации.

У жидкостей разрывы сплошности возникают при давлениях, несколько меньших давления насыщенного пара при данной температуре, так как в них содержится множество парогазовых нсрас- творенных пузырьков — зародышей кавитации.

Количественно момент возникновения кавитации характеризуют числом кавитации.

где ро — гидростатическое давление жидкости; ри давление насыщенного пара; р0зв — амплитуда звукового давления.

Кавитационные полости, образующиеся в жидкости

Рис. 3.26. Кавитационные полости, образующиеся в жидкости

208

С увеличением температуры жидкости интенсивность кавитации растет до определенного максимума, а затем начинает падать. Эффективность кавитации повышается при увеличении мощности, но понижается с ростом частоты ультразвуковых колебаний.

Кавитация возникает при колебаниях пузырьков, радиусы которых находятся в пределах от критического RKp до резонансного Rpe3. Часть пузырьков, собственная резонансная частота которых соизмерима с частотой приложенного ультразвукового поля, сокращается (захлопывается) с большой скоростью, вызывая возникновение сферических ударных волн. Другая часть пузырьков, собственные частоты которых далеки от частоты ультразвукового поля, совершает сложные негармонические колебания, а сам этот процесс принято называть псевдокавитацией.

В кавитационной области действуют интенсивные микропотоки, порождаемые пульсирующими пузырьками. В результате вещество в кавитационной области подвергается интенсивным воздействиям, что сопровождается разрушением поверхностей твердых тел — кавитационной эрозией.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >