Ultrasonic kavitacije v tekočine

Ultrazvočni valovi ultrazvoku visoke intenzivnosti ustvarjajo kavitacija v tekočinah. Kavitacije povzročajo ekstremne učinke lokalno, kot so tekoči curki do 1000 km / h, tlaki do 2000atm in temperaturah do 5000 Kelvina.

Ozadje

Ko sonifikacijo tekočine pri visoki intenzivnosti, zvočne valove, ki razmnozujemo v tekočem mediju povzroči izmenično visokim tlakom (kompresijo) in nizkotlačni (redčenje) cikluse, s stopnjami glede na frekvenco. Med ciklom nizkotlačni, visoke intenzivnosti ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne vakuumske mehurčki ali praznin v tekočini. Ko se mehurčki doseči količino, po kateri ne more več absorbirajo energijo, so med ciklom z visokim tlakom kolaps nasilno. Ta pojav se imenuje kavitacija. Med implozije zelo visoke temperature (cca. 5,000K) in pritiskov (pribl. 2,000atm) doseže lokalno. Propadu kavitacijskega mehurčka posledico tudi v tekočem curki do 280m / s hitrost.

Video

Video (prenesi, 1.69MB, MPEG1-kodek) na levi kaže sonotrode v stekleni cevi, ki je napolnjena z vodo. Visoka amplituda ustvari z UIP2000hd ultrazvočni procesor inducira kavitacijske mehurčke. Rdeča svetloba iz dna cevi naredi vakuum mehurčke viden. Dejanski premer cevi je približno 150 mm. Setup notranjost plovila toka je primerljiva s tisto v videu. Vdor tekočine z kavitacije je zelo viden. Za prenos videa, kliknite na sliko na desni.

uporaba

Učinki se lahko uporablja v tekočinah za mnoge postopke, npr za mešanje in mešanje, deaglomeracije, rezkanje in celica razpad. Zlasti visoke strižne tekočinskih curkov povzroča zareze na površini delcev in trkov med delci.

literatura

Suslick, KS (1998): Kirk-Othmerjevem Enciklopedija kemijsko tehnologijo; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.