Sissejuhatus ultraheli tehnoloogiasse

Ultraheli põhimõte.

Ultrasound toimib paljundamise ajal söötmega, faasi ja amplituudi muutused, muutuvad söötme füüsikalised, keemilised ja bioloogilised omadused või olek või kiirendavad selle muutuse protsessi, mille tulemuseks on mitmeid mõjusid, nagu mehaanika, termals. , keemilised ja bioloogilised mõjud jne.

Kavitatsioon

Kavitatsioonimullid kasvavad negatiivse rõhu piirkonnas, mille moodustavad ultraheli lainete pikisuunaline levik ja moodustavad mullliidese.

Positiivse rõhu tsoonis suletakse see kiiresti ja pressitakse vahelduvate positiivsete ja negatiivsete rõhkude all.

Kui kavitatsioonimull on kokkusurutud, kuni suure kiirusega hakkimine, võib kokkupõrke tihedus olla kuni 1,5 kg / m2, mille tulemuseks on kõrge voolukiirus (110 m / s) ja kokkupõrke tihedus on 1,5 kg / m2.

Suure kiirusega mikrotiidi mõju distaalse mulli küljele tekitab vee haamri, st lööklaine.

Löögilaine levib radiaalselt väljapoole, lööb proovi tahke pinna, peegeldades seda mullile ja mull muutub keeriseks, et konjugeerida tahke pind, tekitades tohutu hetkeseisundi; see suur hetkeline rõhk võib muuta tahked osakesed vedelikus suspendeerituks või bioloogiliste rakkude koe kahjustab oluliselt.

Lisaks ülaltoodud mõjudele on mehaanilised, termilised ja muud mõjud:

Mehaaniline toime

Ultraheli paljundamise ajal pressitakse ja vaheldatakse söötme vaheldumisi vaheldumisi, moodustades rõhu muutuse ja rõhu muutus põhjustab mehaanilise efekti. Ultraheli poolt põhjustatud meediumiosakeste liikumine, kuigi nihe ja kiirus ei ole suured, kuid ultraheli vibratsiooni sageduse ruuduga proportsionaalne osakeste kiirendus on väga suur, mõnikord ületab kümneid tuhandeid kordi gravitatsiooni kiirendust, piisab sellest suurest kiirendusest tekitada võimas mehaaniline keskkond. mõju.

Termiline efekt

Kui ultraheli lained neelduvad söötmes keskkonda, see tähendab energia neeldumist. Samal ajal tekitab keskkond ultrahelilaine vibratsiooni tõttu tugeva kõrgsagedusliku võnkumise ja keskkond hõõrub üksteise vastu, et tekitada soojust, mis suurendab vedeliku ja tahke aine temperatuuri. Ultraheli suurendab temperatuuri kahe erineva kandja läbitungimise liidesel. Seda seetõttu, et iseloomulik impedants on liideses erinev ja peegeldub, moodustades püsiva laine, mis põhjustab molekulide ja kuumutamise vahelist suhtelist hõõrdumist.

Muud mõjud

Ultraheli kavitatsioon võib põhjustada oksüdatsiooni, näiteks pärast lühikest ultraheliga töötlemist destilleeritud vees vesinikperoksiidi saamiseks. Lämmastikhapet toodetakse pärast ultrahelitöötlust vees, milles lämmastik lahustub. Ultrahelil on ka vähendav toime ja see mõjutab metalli elektrilist lagunemist.