超聲波的幾個主要參數:
波長:在20℃的空氣中,λ≤2cm(在實際應用中因為效果相似,通常把λ≤3.4cm,即f≥10KHz的機械波也稱為超聲波)
波速:在20℃的空氣中,v=343m/s,在液體中速度更快,在固體中速度**快
功率密度:定義式為 p=發射功率(W)/發射面積(cm2),通常p≥0.3W/cm2。在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進行清洗,其原理可用“空化”現象來解釋:超聲波在液體中的機械波導致的壓強達到一個大氣壓時,其功率密度為0.35W/cm2,這時超聲波的峰值就可達到真空或負壓,但實際上無負壓存在,因此在液體中產生一個很大的壓力,將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空,它在超聲波反向達到比較大時破裂,由于破裂而產生的強烈沖擊將物體表面的污垢撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的沖擊波現象稱為“空化”現象。太小的聲強無法產生空化效應。 超聲波乳化是指通過超聲波的高頻振動作用下,將兩種不相溶的液體混合并形成一個均勻的乳液。北京智能超聲波乳化調試
空化過程受超聲波頻率和強度的影響,體中空化的出現,在很大程度上取決于液體懸浮未溶解氣體的存在,氣體的存在似乎起到了催化劑作用。在一定的壓力下,空腔的形成在一定程度上取決于發展時間和超聲頻率。超聲乳化過程**了對立過程之間的競爭。因此,有必要選擇合適工作條件和頻率,以便破壞效應占主導地位。
要制備水包油型乳液,其極限聲強比制備油包水型乳液的極限聲強要低得多。聲場的類型影響乳化過程,即施加一定的行波。與施加一些靜止波相比,過程效率提高了。這可以通過以下事實來解釋:在靜止波場中,與分散相反的過程,即凝結占優勢。 北京智能超聲波乳化調試超聲波乳化的產物可以通過改變反應條件來控制其表面活性和界面張力。
空化作用──當超聲波在介質的傳播過程中,存在一個正負的交變周期,在正相位時,超聲波對介質分子擠壓,改變介質原來的密度,使其增大;在負壓相位時,使介質分子稀疏,進一步離散,介質的密度減小,當用足夠大強度的超聲波作用于液體介質時,介質分子間的平均距離會超過使液體介質保持不變的臨界分子距離,液體介質就會發生斷裂,形成微泡。這些小空洞迅速脹大和閉合,會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用,從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用,起到了很好的攪拌作用,從而使兩種不相溶的液體(如水和油)發生乳化,且加速溶質的溶解。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。
超聲效應:當超聲波在介質中傳播時,由于超聲波與介質的相互作用,使介質發生變化,從而產生一系列力學的、電磁學的超聲效應,包括以下兩種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化。
②空化作用。超聲波作用于液體時可產生大量小氣泡。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開”成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡而不斷長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,并在氣泡內因放電而產***光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。 然后又突然破滅和分裂,分裂后的氣泡又連續生長和破滅。
適用行業
醫療行業:醫療器械的清洗、消毒、殺菌、實驗器皿的清洗等。
半導體行業:半導體晶片的高清潔度清洗。
光學行業:光學器件的除油、除汗等。
石**業:金屬濾網的清洗疏通、容器、交換器的清洗等。
電子行業:電子行業是清洗應用**早,**為普及的行業。
電子零件如半導體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等;電子元器件如IC芯片、電阻、晶體、半導體、原膜電路等。電子元器件的基體是由半導體材料制成并封裝在金屬或塑料殼座中形成的,在封裝前,不但對殼座必須清洗,而且也必須對基體進行清洗, 超聲波乳化的能耗較高,需要注意節能減排的問題。北京智能超聲波乳化調試
超聲波乳化可以應用于建筑工業中的涂料、膠粘劑等產品的制作中。北京智能超聲波乳化調試
通常,超聲乳化時間的增加會導致分散相液滴的尺寸減小。隨著時間的增加,溶液中超聲波能量的量也增加,導致破裂的液滴數量增加和乳液液滴的尺寸減小。但是,超過一定的處理時間,即超過比較好處理時間,由于高液滴濃度的普遍存在和液滴之間的碰撞,會將較小的液滴聚結成較大的液滴。
與傳統的乳化技術和設備不同,超聲乳化的好處是顯而易見的。
根據分散相的液滴大小,乳液可分為微乳液(10–100 nm),納米乳液(100–1000 nm)和**液(0.5–100μm)。超聲是一種有效的減小分散液和乳液粒徑的方法。超聲波乳化設備能夠獲得小粒徑(*0.2–2μm)和窄液滴尺寸分布(0.1–10μm)的乳液,使用乳化劑還可將乳液的濃度提高30%至70%。 北京智能超聲波乳化調試