超聲波空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡)在聲波的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到定值時發(fā)生的生長和崩潰的動力學(xué)過程。空化作用般包括3個階段：空化泡的形成、長大和劇烈的崩潰。當(dāng)盛滿液體的容器當(dāng)通入超聲波后，由于液體振動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，即空化泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，從而在交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的瞬間，會產(chǎn)生巨大的瞬時壓力，般可達(dá)幾十兆帕至上百兆帕。Suslick等人測得：空化可使氣相反應(yīng)區(qū)的溫度達(dá)到5 200 K左右，液相反應(yīng)區(qū)的有效溫度達(dá)到1 900 K左右，局部壓力在5．O5×10 kPa，溫度變化率達(dá)10。K／s，并伴有強(qiáng)烈的沖擊波和時速達(dá)400 km 的微射流。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在液體中的固體表面受到急劇的破壞。通常將超聲波空化分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬間空化2種類型：穩(wěn)態(tài)空化是指在聲強(qiáng)較低(般小于10 w／cm )時產(chǎn)生的空化泡，其大小在其平衡尺寸附近振蕩，生成周期達(dá)數(shù)個循環(huán)。當(dāng)擴(kuò)大到使其自身共振頻率與聲波頻率相等時，發(fā)生聲場與氣泡的大能量耦合，產(chǎn)生明顯的空化作用。瞬態(tài)空化則是指在較大的聲強(qiáng)(般大于1O w／cm )作用下產(chǎn)生的生存周期較短的空化泡(大都發(fā)生在1個聲波周期內(nèi))。
超聲波清洗工作是由位于清洗工件表面或附近的空化氣泡來完成的，超聲空化作用主要表現(xiàn)如下幾個方面：
（1） 存在于液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到定值時，氣泡將迅速變大，然后迅速閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波能在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓的壓力，破壞不溶性污物而使它們分散在清洗液中。
（2） 蒸汽型空化對污物層的直接反復(fù)沖擊，方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另方面也會引起污物層的疲勞破壞而與清洗件表面脫離。
（3） 氣體型氣泡的振動對固體表面進(jìn)行擦洗，污物旦有縫可鉆，氣泡就可以“鉆入”裂縫中作振動，使污層脫落。
（4） 對于有油污包裹住的固體粒子，由于超聲空化的作用，兩種液體在界面迅速分離而乳化，固體粒子即行脫落。
（5） 超聲空化在固體和液體界面上所產(chǎn)生的速微射流能夠除去或削落邊界污層，增加攪拌作用，加快可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗的清洗作用。
超聲波清洗的特點(diǎn)：
（1） 超聲波清洗的特點(diǎn)是速度快、質(zhì)量、易于實(shí)現(xiàn)自動化，它特別用于表面形狀復(fù)雜的工件。如對精密工件上的空穴、狹縫、凹槽、微孔、暗洞等處，通常的洗刷方法難以見效，使用超聲清洗卻可以達(dá)到良好的效果。
（2） 超聲波清洗的另個特點(diǎn)是對質(zhì)地較硬、聲反射強(qiáng)的材料清洗效果較好（如金屬、玻璃、陶瓷、塑料）。
（3） 清洗效果好，清潔度且全部工件清潔度致。
（4） 清洗速度快，提生產(chǎn)效率，不須人手接觸清洗液，安全可靠。
（5）對深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈。
（6）對工件表面無損傷，節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等。
超聲波的廣泛的運(yùn)用于各個域就是應(yīng)用了其空化作用以及其空化伴隨著機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)等等，機(jī)械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用，前者主要表現(xiàn)在非均相反應(yīng)界面的增大；后者主要是由于空化過程中產(chǎn)生的溫壓使得分子分解、化學(xué)鍵斷裂和產(chǎn)生自由基等。利用機(jī)械效應(yīng)的過程包括吸附、結(jié)晶、電化學(xué)、非均相化學(xué)反應(yīng)、過濾以及超聲清洗等，利用化學(xué)效應(yīng)的過程主要包括有機(jī)物降解、分子化學(xué)反應(yīng)以及其他自由基反應(yīng)。
在線客服
電話咨詢