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超声波的空化原理与空化效应的其清洗作用

分类:行业动态 3278

超声波清洗技术一直以来都在各种工业领域中发挥着重要作用。它是如何工作的,以及它的清洗效应是如何实现的呢?

空化产生的原因

空化产生的原因

超声波的工作原理基于一个特殊的物理现象,即超声波的空化效应。超声波是一种具有高频率的声波,当它在液体中传播时,会引起液体中的质点在短时间内出现密集和稀疏的状态切换。在密集状态区,液体质点受到正压力作用,而在稀疏状态区,液体质点受到拉力。当拉力超过液体质点间的相互引力(静压力)时,液体中的质点会被拉力撕开,形成一个空洞,从而产生真空气泡。这些气泡随后在液体中瞬间生长,然后崩塌,这一过程称为空化。

声强与空化阈值

超声波清洗的关键是声强,只有当声强达到一定阈值时,空化效应才会发生。声强高于空化阈值才能产生空化效应。声压强度越高,也就是功率密度越大,空化效应就越明显。然而,过高的功率密度可能会产生大量无用气泡,降低清洗效果,并有可能对工件表面产生腐蚀。

空穴的类型

空化效应产生不同类型的空穴,包括气体性空穴和蒸汽性空穴。气体性空穴是由液体中溶解的气体形成的,而蒸汽性空穴是由液体中的能量产生的,与溶解的气体无关。蒸汽性空穴的声压阈值要高于气体性空穴,但它们能够产生更强的清洗效果。

超声波的清洗作用

超声波的空化效应在清洗过程中发挥了重要作用,产生了多种物理化学效应。

气泡内部的物理化学效应

当真空气泡崩塌时,内部温度和压力急剧升高,达到5000K和50MPa以上。这些条件下,水分子会分解成自由基和H2O2。H2O2是强氧化剂,可以氧化水中的有机物,完成常规条件下难以实现的化学反应。此外,超临界水的产生也能氧化有机物,去除水中的有机污染物。

气泡外部的物理化学效应

气泡崩塌时产生强烈的冲击波,波速远高于声速。这种冲击波会改变液体的结构,破坏不溶性污染物,将其迅速粉碎并分散在清洗液中。这种效应特别适用于清洗难以处理的沉积物。

气泡对工件表面的擦洗作用

气泡产生的振动对工件表面具有擦洗作用。它们可以进入缝隙和难以清洗的地方,使清洗更加全面。

通过了解超声波的空化原理与空化效应,我们可以更好地理解超声波清洗技术是如何工作的,以及为什么它在各种工业应用中如此受欢迎。这一技术通过多种物理化学效应实现了良好的清洗效果,清洗液中的气泡在清洗过程中产生的高温、高压、放电和冲击波等效应,可以去除有机物和污染物,使清洗更加彻底。

总之,超声波清洗技术是一种高效的清洗方法,其空化效应为清洗提供了强大的动力,使其在各种工业领域中都有广泛的应用。

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