Ultraääni -kavitaatiohoidon liikkeellepaneva voima

Nestemäinen altistuminen korkean intensiteetin ultraäänille voi aiheuttaa akustisen kavitaation. Tätä ilmiötä voidaan yleensä pitää kuplapilvinä, joka on muodostettu lähellä ultraäänilähdettä (kuten ultraäänitorvi), ja sitä pidetään voimakkaana viheltävänä. Kavitaatio on nesteessä muodostettu matalapaineinen ontelo (ts. Pintakupla tai onkalo), joka kasvaa jatkuvasti, värähtelee lyhyesti ja sitten epäsymmetrisesti impodifioi valtava voimakkuus.

Kavitaation kemialliset ja fysikaaliset vaikutukset:

Väkivaltaisen vaahdon romahtaminen aiheuttaa paikallista äärimmäistä lämpötilaa (~ 5000 astetta), lämmitys- /jäähdytysnopeutta (~ 10 miljardia astetta /s) ja painetta (~ 1000 atm) kavitaatiossa, tuottaa vapaita radikaaleja ja aiheuttaa monia kemiallisia (kemiallisia) reaktioita ( kuten hapettavat epäpuhtaudet, sterilointi, polymerointi, rekulfurointi, pitkäketjuinen molekyylin hajoaminen jne.). Samanaikaisesti kavitaatiokenttä tuottaa virtausta, erittäin nopeita mikrosuihkuja (noin 500 m/s) ja valtavia leikkausvoimia, edistäen laajaa valikoimaa fysikaalisia (mekaanisia) vaikutuksia, kuten emulgointi, hiukkasten pirstoutuminen, solujen pirstoutuminen, homogenointi,, Hajauttaminen, aggregaatio ja kaasut. Asianmukaisissa olosuhteissa kavitaatio voi jopa tuottaa valoa - vaikutuksen, joka tunnetaan nimellä sonoluminesenssi.

Ultraäänikavitaation puhdas kemiallinen vaikutus paranee tietyssä määrin lisääntyvän taajuuden myötä, kun taas mekaanisella vaikutuksella on voimakas päinvastainen riippuvuus taajuuden lisääntyessä. Teollisuuden ultraääniprosessorien suunnittelu tuo vahvat leikkausvoimat jalostetulle nesteelle, siksi niillä on taipumus toimia ultraäänispektrin alareunassa (~ 20 kHz).

Mahdollisten mekanismien selitys:

Kuvassa on esitetty kavitaatiokuplien dynamiikan kaavio, joka kuvaa matalapaineisten onteloiden kasvua ja epäsymmetristä romahtamista, mikä johtaa mikro-moottoreiden muodostumiseen. Kuplan värähtelyn ja kuplan kasvun samanaikainen esiintyminen ei näytetä. Kun kupla värähtelee ja laajenee, se vetää ympäröivän nesteen höyryn ja liuenneen kaasun kuplan sisäpuolelle. Tätä prosessia kutsutaan "korjaus diffuusioksi". Vaahtopaine pidetään suhteellisen alhaisella tasolla, mikä edustaa sen lopullista räjähdyksiä. Hämmittelyvaiheessa kuplaseinämän nopeus voi ylittää äänen nopeuden kaasun sisällä. Tämä tuottaa iskuaalloja kuplassa (samanlaisia ​​kuin ne, jotka on tuotettu, kun lentokone ylittää äänenesteen), jotka jakavat kuplan pieniksi fragmenteiksi, joista tulee myöhemmin uusien kavitaatiotapahtumien lähtökohta.

Suojaa kuuloasi:

Ultraääniprosessin aikana syntyneiden kavitaatiokuplien romahtaminen tuottaa voimakasta laaja-alaisen "hihna" -kohinaa, ja desibelit ylittävät 100 desibeliä. Siksi on erittäin tärkeää ryhtyä terveys- ja turvallisuusvarotoimenpiteisiin ultraääni -nestemäisten prosessorien käytettäessä.