Forța motrice a tratamentului cu ultrasunete
Expunerea lichidă la ecografie de intensitate ridicată poate provoca cavitație acustică. Acest fenomen poate fi de obicei văzut ca un nor cu bule format în apropierea unei surse cu ultrasunete (cum ar fi un claxon cu ultrasunete) și este considerat ca un sunet puternic. Cavitația este o cavitate de joasă presiune (adică o bulă de vid sau cavitate) formată într-un lichid, care crește continuu, oscilează scurt și apoi asimetric implodează cu o intensitate enormă.
Efecte chimice și fizice ale cavitației:
Prăbușirea spumei violente provoacă temperatura extremă locală (~ 5000 grade), rata de încălzire /răcire (~ 10 miliarde de grade /s) și presiune (~ 1000 atm) în cavitație, generează radicali liberi și provoacă multe reacții chimice (chimice) ( cum ar fi oxidarea poluanților, sterilizarea, polimerizarea, desulfurizarea, degradarea moleculelor cu lanț lung etc.). În același timp, câmpul de cavitație generează fluxuri, micro -jeturi extrem de rapide (aproximativ 500 m/sec) și forțe de forfecare enorme, promovând o gamă largă de efecte fizice (mecanice), cum ar fi emulsionarea, fragmentarea particulelor, fragmentarea celulelor, omogenizarea, dispersie, de agregare și degazare. În condiții adecvate, cavitația poate genera chiar lumină - efect cunoscut sub numele de sonoluminescență.
Efectul chimic pur al cavitației cu ultrasunete este îmbunătățit într -o anumită măsură cu o frecvență crescândă, în timp ce efectul mecanic are o dependență puternică opusă cu o frecvență crescândă. Proiectarea procesoarelor cu ultrasunete industriale introduce forțe de forfecare puternice în lichidul procesat, prin urmare, tind să funcționeze la marginea inferioară a spectrului ultrasonic (~ 20 kHz).
Explicația potențialelor mecanisme:
Diagrama schematică a dinamicii bulelor de cavitație este prezentată în figură, care ilustrează creșterea și prăbușirea asimetrică a cavităților de joasă presiune, ceea ce duce la generarea de microjete. Nu este afișată apariția simultană a oscilației cu bule și a creșterii cu bule. Pe măsură ce bula oscilează și se extinde, atrage vaporii lichizi înconjurători și gazul dizolvat în interiorul bulei. Acest proces se numește „difuzie de rectificare”. Presiunea în spumă este menținută la un nivel relativ scăzut, care este propice imploziei sale finale. În ultima etapă a imploziei, viteza peretelui cu bule poate depăși viteza sunetului în interiorul gazului său. Acest lucru generează unde de șoc în interiorul bulei (similar cu cele produse atunci când un avion traversează o barieră sonoră), care descompun bula în fragmente minuscule care ulterior devin punctul de plecare pentru evenimentele suplimentare de cavitație.
Protejați -vă auzul:
Prăbușirea bulelor de cavitație generate în timpul procesului de ultrasunete produce un zgomot puternic „șuieră” cu spectru larg, cu decibeli care depășesc 100 de decibeli. Prin urmare, este foarte important să luați precauții pentru sănătate și siguranță atunci când utilizați procesoare lichide cu ultrasunete.
