Ultraäänihomogenisaattorin käyttämien kahden eri toiminta-ominaisuuden analyysi

Ultraäänihomogenisaattori käyttää nesteessä olevien ultraääniaaltojen kavitaatiota ja muita fyysisiä vaikutuksia homogenointivaikutuksen saavuttamiseksi. Ultraääni on mekaanisen värähtelyn etenemisprosessi väliaineessa. Sillä on niputuksen, suuntauksen, heijastuksen ja lähetyksen ominaisuudet. Se tuottaa pääasiassa kahta värähtelymuotoa väliaineessa, nimittäin poikittaisaaltoja ja pitkittäisiä aaltoja. Ensin mainittu voidaan tuottaa vain kiinteissä aineissa, ja jälkimmäinen voidaan tuottaa kiinteässä, nestemäisessä ja kaasussa.

Kavitaatio tarkoittaa sitä, että ultraääniaaltojen vaikutuksesta neste muodostaa onteloita tai pieniä kuplia heikompiin kohtiin ja pienet kuplat sykkivät ultraääniaaltojen mukana. Ultraäänikavitaatio tuottaa myös voimakkaan mekaanisen vaikutuksen, joka tuottaa nopean suihkun tai akustisen rynnäkkön lähelle kiinteää rajapintaa, luoden nesteeseen voimakkaan iskuaallon. Fysikaalinen vaikutus tarkoittaa, että ultraääniaallot voivat muodostaa tehokkaan sekoittumisen ja virtauksen nesteessä tuhotakseen väliaineen rakenteen ja murskatakseen nesteessä olevat hiukkaset, pääasiassa nesteiden törmäyksen, mikrofaasivirtauksen ja iskuaallon vuoksi.

Teoreettisesti puhkeava kavitaatiokupla synnyttäisi yli 10,000 psi paineita ja 20,000 asteen F (11,000 astetta) lämpötiloja, ja shokkiaalto säteisi nopeasti ulospäin sillä hetkellä, kun se räjähti. Yhden kavitaatiokuplan vapauttama energia on hyvin pientä, mutta miljoonia kavitaatiokuplia puhkeaa samaan aikaan joka sekunti. Kumulatiivinen vaikutus on erittäin voimakas, ja voimakas iskuvoima kuorii pois lian työkappaleen pinnalta. , mikä on ominaista kaikkeen ultraäänipuhdistukseen.

Jos ultraäänienergia on riittävän suuri, kavitaatiota esiintyy kaikkialla puhdistusnesteessä, joten ultraääniaallot voivat tehokkaasti puhdistaa pieniä halkeamia ja reikiä. Kavitaatio edistää myös kemiallisia reaktioita ja nopeuttaa pintakalvon liukenemista. Kuitenkin vain silloin, kun nesteen paine tietyllä alueella on alhaisempi kuin kaasun paine kuplassa, tapahtuu tällä alueella kavitaatiota, joten tämä ehto voidaan täyttää, kun anturin tuottama ultraääniamplitudi on riittävän suuri. Kavitaation synnyttämiseen tarvittavaa pientä tehoa kutsutaan kavitaation kriittiseksi pisteeksi. Eri nesteillä on erilaiset kavitaatiokriittiset pisteet, joten ultraäänienergian on ylitettävä tämä kriittinen piste puhdistusvaikutuksen saavuttamiseksi. Eli vain kun energia ylittää kriittisen pisteen, voi muodostua kavitaatiokuplia ultraäänipuhdistusta varten.