ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эффекты, возникающие в жидкостях под действием ультразвука из "Очистка фильтрующих материалов Издание 2" Кавитация. Одна из важных особенностей ультразвука — способность инициировать кавитацию, т. е. процесс образования и захлопывания пузырьков в жидкости. При прохождении ультразвука в жидкой среде образуются чередующиеся зоны сжатий и разрежений. Если в период разрежения появляются области, в которых давление жидкости меньще упругости пара, то происходит разрыв сплошности жидкости. Образовавшиеся полости заполняются газом и паром. Размер пузырька увеличивается, а давление газа в нем падает обратно пропорционально его объему. Затем начинают действовать силы, стремящиеся сжать пузырек. Пар и газ в пузырьке сжимаются до высоких давлений (300 МПа), затем при захлопывании пузырька в жидкости в микрообъеме образуется ударная волна, подобная точечному взрыву. Чем выше давление парогазовой смеси в пузырьке, тем значительнее мгновенное давление ударной волны. [c.69] Кавитация наступает при определенной интенсивности ультразвука и зависит от ряда факторов плотности, вязкости, температуры, молекулярной массы, сжимаемости жидкости, содержания газов и механических примесей в жидкости, частоты и интенсивности ультразвуковых колебаний, статического давления. Кавитация имеет решающее значение в ультразвуковой очистке, поэтому важно уметь управлять этим процессом. [c.69] Наличие в жидкости газа и взвешенных веществ усиливает кавитацию. Сила кавитационного воздействия возрастает при повышении статического давления в жидкости и достигает максимума в области 8-10 Па [131, 133]. Повышение частоты ультразвука приводит к увеличению порога кавитации, т. е. к увеличению минимального звукового давления, необходимого для возникновения кавитации в заданных условиях. Для водопроводной воды, например, при частоте 20 кГц кавитация наступает при звуковом давлении, равном 2 10 Па, а при частоте 200 кГц — 6 10 Па [134], что объясняется уменьшением времени действия растягивающих усилий, достаточных для роста кавитационных пузырьков. [c.69] При сжатии захлопываются не все пузырьки. Установлены [134] оптимальные размеры захлопывающихся пузырьков. Если размер пузырька не совпадает с оптимальным, то пузырек не захлопывается, а колеблется на протяжении многих периодов колебаний. Эти пузырьки называются осциллирующими. Осциллирующие пузырьки сами являются источниками колебаний для локальной области. [c.69] Возникновение течений в жидкости. При прохождении ультразвука в жидкости возникает несколько типов течений. [c.69] Наибольший интерес представляют течения, возникающие вблизи колеблющихся тел или пузырьков и затрагивающие пограничный слой. Образующиеся микропотоки имеют высокую турбулентность. Другие виды течений, не затрагивающие пограничный слой, также имеют вихревой характер, но в них вовлекаются значительные массы воды с находящимися в ней пузырьками и взвешенными частицами. [c.70] Капиллярный эффект. Под воздействием ультразвука увеличиваются скорость и высота подъема жидкости в капиллярах [135]. Этот ультразвуковой капиллярный эффект широко используется для пропитки пористых тел жидкостями или маслами, а также может быть использован и для увеличения скорости фильтрования воды. При ультразвуковой обработке нижних слоев загрузки фильтра, когда колебания ультразвуковой частоты создаются вибраторами ПМС-6М, установленными в нижней части фильтра между распределительными трубами, а вода для очистки подается в нижнюю часть фильтра (направление потока ее совпадает с направлением распространения ультразвуковой волны), производительность фильтра в результате действия ультразвукового капиллярного эффекта составляет 1,4 мл/(см с). Основной недостаток метода — значительный расход электроэнергии. [c.70] Вернуться к основной статье