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超聲波空化簡介
超聲波空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡)在聲波的作用下振動,,當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時發(fā)生的生長和崩潰的動力學(xué)過程。經(jīng)過空化泡的形成,、長大和劇烈的崩潰三步,。
當(dāng)盛滿液體的容器當(dāng)通入超聲波清洗器后,由于液體振動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,,即空化泡,。這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長,,而在正壓區(qū)迅速閉合,從而在交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸,。在氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間,,會產(chǎn)生巨大的瞬時壓力,一般可高達(dá)幾十兆帕至上百兆帕,。
Suslick等人測得:空化可使氣相反應(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到5 200 K左右,,液相反應(yīng)區(qū)的有效溫度達(dá)到1 900 K左右,局部壓力在5.O5×10 kPa,,溫度變化率高達(dá)10,。K/s,并伴有強(qiáng)烈的沖擊波和時速達(dá)400 km 的微射流,。這種巨大的瞬時壓力,,可以使懸浮在液體中的固體表面受到急劇的破壞。
通常將超聲波空化分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬間空化2種類型:
穩(wěn)態(tài)空化是指在聲強(qiáng)較低(一般小于10 w/cm )時產(chǎn)生的空化泡,,其大小在其平衡尺寸附近振蕩,,生成周期達(dá)數(shù)個循環(huán)。當(dāng)擴(kuò)大到使其自身共振頻率與聲波頻率相等時,,發(fā)生聲場與氣泡的zui大能量耦合,,產(chǎn)生明顯的空化作用。
瞬態(tài)空化則是指在較大的聲強(qiáng)(一般大于1O w/cm )作用下產(chǎn)生的生存周期較短的空化泡(大都發(fā)生在1個聲波周期內(nèi)),。