Ultrazvukové kavitace v kapalinách

Ultrazvukové vlny vysoké intenzity ultrazvuku vygenerovat kavitace v kapalinách. Kavitace způsobuje extrémní účinky lokálně, jako jsou kapalné proudy až do 1000 km / hod, tlaku až do 2000atm a teplotách až 5000 Kelvinů.

Pozadí

Při působení zvukové energie kapaliny na vysoké intenzity, zvukové vlny, které šíří do kapalných médií za následek střídavé vysokotlaké (kompresního) a nízkotlaké (zředění) cyklů, přičemž sazby v závislosti na frekvenci. V nízkotlaké cyklu, high-intenzity ultrazvukových vln vytvoří malé vakuové bubliny nebo dutiny v kapalině. Když se bubliny dosáhnout objemu, na který se již nemůže absorbovat energii, se náhle zhroutí během vysokotlaké cyklu. Tento jev se nazývá kavitace. Během zhroucení velmi vysoké teploty (cca. 5,000K) a tlaku (cca. 2,000atm) je dosaženo lokálně. Imploze kavitace bubliny také za následek proudů kapaliny až do 280 m / s rychlost.

Video

Video (stažení, 1,69megabajt, MPEG1-Codec) na levé straně znázorňuje sonotroda ve skleněné zkumavce, která je naplněna vodou. Vysoká amplituda GENEROVANÝCH UIP2000hd Ultrazvukový procesor vyvolává kavitační bubliny. Červené světlo ze dna zkumavky je vakuum bubliny viditelné. Skutečný průměr trubice je přibližně 150 mm. Nastavení uvnitř průtokové nádoby, je srovnatelná se ve videu. Pronikání kapaliny kavitace je velmi viditelná. Chcete-li stáhnout video, klikněte na obrázek vpravo.

aplikace

Účinky mohou být použity v kapalinách pro mnoho procesů, např. pro míchání a směšování, rozdružování, frézování a buněk dezintegrace, Zejména vysoké smykové z proudů kapaliny způsobuje trhliny na povrchu částic a srážek mezi částicemi.

Literatura

Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4. vydání. J. Wiley & Sons: New York, 1998, sv. 26, 517-541.