![]() |
|
|
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ АППАРАТЫУЛЬТРАЗВУКОВЫЕ
АППАРАТЫ, машины или устройства, в которых энергия упругих волн используется
для воздействия в любых средах на вещества или тела с целью изменения их структуры
и CB-B либо на химический-технол. процессы. Специфич. особенность УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ
АППАРАТЫ а.- существенно
большие их характерные ге-ом. размеры, чем соответствующие длины волн; благодаря
этому в данных устройствах реализуется не колебательный, как в инфразвуковых
аппаратах, а волновой процесс. Ниж. граница применяемого в УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ
АППАРАТЫ а. частотного
диапазона волн не определяется
признаком невосприятия их человеческим слухом и для MH. аппаратов лежит и в
звуковом диапазоне частот, превышая, однако, диапазон 20-200 Гц. Верх. граница
обусловлена техн. возможностями генерирования упругих волн (см. также Вибрационная
техника)и теоретически определяется соизмеримостью их длины и средней длины
свободный пробега молекул (в жидкостях и твердых телах - межмол. расстоянием). Высокая частота / упругих
волн и квадратичная зависимость от нее интенсивности потока энергии даже при
малых амплитудах волн обусловливают выделение больших кол-в энергии. Ее потоки
распространяются в обрабатываемой среде со значительной поглощением, что приводит
к образованию в ней областей высоких локальных плотностей энергии и к соответствующим
изменениям структуры и CB-B. С увеличением / существенно
возрастает роль так называемой нелинейных эффектов. Последние заключаются во взаимодействие
разных гидродинамич. возмущений и служат главной причиной многочисленные полезных
проявлений ультразвука. К числу этих физических эффектов относятся: изменение формы
упругих волн при их распространении; кавитация; акустич. течения (звуковой ветер);
давление звукового излучения (радиац. давление) и др. Наиб. важным нелинейным
эффектом является кавитация -образование в жидкой среде массы пульсирующих пузырьков,
заполненных паром, газом или их смесью. Сложное движение пузырьков, их слияние
и дробление, потеря устойчивости, происходящие под действием упругих волн, приводят
к возникновению микроударных давлений до 800 МПа, локальному повышению температур до
7400 К (по теоретич. оценкам), электемпературич. разрядов, ионизации и т. д. Изменяя
условия протекания кавитации, можно регулировать кавитац. эффекты. Осн. элемент любого УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ
АППАРАТЫ
а.- излучатель упругих волн. По источнику энергии излучатели подразделяют на
гидро- или аэродинамические и электроакустические. В основе работы гидро- и
аэродинамич. излучателей (жидкостные и воздушные свистки и сирены, гидро- и
пневмопреобразователи; см. также Диспергирование)лежит принцип преобразования
части ки-нетич. энергии потока жидкости либо газа, создаваемой насосом (компрессором),
в акустич. энергию при встрече потока с плохообтекаемым препятствием. В ряде
конструкций для усиления ультразвуковых эффектов используют резонансные устройства. На рис. представлен гидродинамич.
излучатель, в котором пульсации торообразной кавитац. области, заполненной пузырьками,
происходят при встрече струи жидкости, вытекающей со скоростью 20-30 м/с из
конусно-ци-линдрич. сопла 1, с вогнутым отражателем 2; при определенном расстоянии
между соплом и отражателем возникает автоколе-бат. релаксац. процесс, приводящий
к радиальному выбросу содержимого кавитац. области. Пульсации давления возбуждают
в стержнях 3 изгибные колебания (деформации) на их собств. частоте, повышая
интенсивность и монохроматичность звукового излучения.
Гидродинамический
излучатель: 1 - соп- чатели преобразуют за-ло; 2 - отражатель; 3 - стержень.
данные колебания электрич. напряжения или тока Электроакустич. излуч.
механические колебания к.-л. твердого тела, которое и излучает звуковые волны в окружающую
среду. Наиб. распространены излучатели, действие которых основано на магнитострикционном
и пьезоэлектрич. эффектах. В первом случае сердечник из магнитострикц. материала
(например, Ni, ферриты, некоторые хромовые и марганцевые, сплавы) помещают в переменное
магн. поле, и линейный
размер сердечника изменяется в такт колебаниям поля. Во втором случае пьезоэлектрич.
материал (кварц, керамика на основе цирконат-титаната свинца и др.) располагают
в переменном электрич. поле. Электроакустич. преобразователи создают волны частотой,
определяемой ге-ом. размерами и условиями закрепления твердого тела; возбуждение
колебаний осуществляется в узком диапазоне частот, поэтому излучатели работают
обычно в условиях резонанса их механические системы. В ультрозвуковых аппаратах непрерывного действия на
основе таких преобразователей устройством, направляющим поток обрабатываемого
материала на излучающие поверхности, служит собственно корпус аппарата. При проведении
перио-дич. процессов излучатели монтируют на одну или несколько технол. емкостей
либо непосредственно погружают в обрабатываемую среду. Реализуемые в ультрозвуковых аппаратах нелинейные
эффекты инициируют и ускоряют окислит.-восстановит., электрохимический, цепные, с
участием макромолекул и др. реакции. Акустич. колебания оказывают значительной влияние
также на течение механические, гидромеханические, тепловых и массообменных процессов химический технологии.
При этом воздействие упругих волн может быть различным: стимулирующим, если ультразвук
- движущая сила процесса (например, Диспергирование, коагуляция аэрозолей, очистка
твердых поверхностей, распыливание, эмульгирование); интенсифицирующим, если ультразвук
лишь увеличивает скорость процесса (например, кристаллизация, получение чистых
полупроводниковых материалов, перемешивание, растворение, сорбция, сушка, травление,
экстракция, электрохимический осаждение металлов); оптимизирующим, если ультразвук
только упорядочивает течение процесса (например, гранулирование, центрифугирование).
Кроме того, Гидродинамический
излучатель: 1 - соп- чатели преобразуют за-ло; 2 - отражатель; 3 - стержень.
данные колебания элект рич. напряжения или тока а. применяют также для дегазации (например, растворов смол, расплавов
стекла), металлизации и пайки материалов, сварки металлов и полимеров, размерной
механические обработки хрупких и твердых материалов и т. д. Литература: Ультразвуковая
технология, под ред. Б. А. Аграната, M., 1974; Ультразвук. Маленькая энциклопедия,
M., 1979; M а р гул и с M. А., Звукохи-мические реакции и сонолюминесценция,
M., 1986. В. H. Монахов. Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|