Акустические течения

Рис. 3.6. Изменение акустических течений в зависимости от числа Рейнольдса Re, и относительной амплитуды колебательного смещения 1/а

Если масштаб неоднородностей акустического поля значительно больше длины волны, то в среде под действием радиационного давления возникают крупномасштабные акустические течения (течения Эккарта). Масштаб вихрей течения Эккарта возникает и устанавливается только в больших объемах среды, что в ГА-технике никогда не встречается. [c.163]

В звуковом поле возникают не зависящие от времени радиационные напряжения, связанные с изменением среднего во времени импульса. Постоянная по времени сила определяется как среднее по времени от тензора напряжений. Радиационное давление приводит к появлению ультразвукового фонтанирования на границе раздела двух разнородных жидкостей, перемещает малые включения (частицы и пузырьки) в жидкостях и газах, создает акустические течения [6 - 8]. [c.55]

Характер акустических течений около препятствий, например около кругового цилиндра или сферы радиусом а, зависит от таких величин, как относительная амплитуда колебательного смещения /о, акустического числа Рейнольдса Ке и числа Маха М [формулы (3.14) и (3.15)]. При Кед М, т.е. в пограничном слое, более тонком по сравнению с длиной звуковой волны и прика , местный радиус кривизны существенно больше длины вязкой волны, и течения подобны плоским течениям. В пограничном слое возникают вихри, вращающиеся в направлениях, противоположных направлениям вихрей вне пограничного слоя. Типичная картина линий тока для а/6 = 7 и М/ка = 10 показана на рис. 3.6 (область II). [c.57]

Физико-химические методы воздействия на взвешенные частицы потока основаны на взаимодействии внешних физических полей с водной системой в результате такого взаимодействия возникают структурно-химические изменения в системе. Ярким примером физико-химического воздействия на водные системы может служить явление, происходящее при электромагнитной вибрации фильтрующего элемента в акустическом фильтре. Под действием электромагнитного вибратора вокруг фильтрующего элемента возникает пограничный слой акустических течений, которые приводят к разрушению структуры потока и к изменению статических параметров среды — давления и плотности. Вблизи фильтрующего элемента образуются потоки, имеющие вихревой характер. Вращение вихрей в акустическом пограничном слое происходит в направлении, противоположном движению вихрей в среде. [c.79]

Физические явления, протекающие в аэрозоле при воздействии акустических волн, весьма многообразны. Отдельная частица, взвешенная в газе, вовлекается в колебательное движение, на нее действует давление звукового излучения, вызывая ее дрейф, она вовлекается в движение акустическими течениями и т. д. Между отдельными частицами возникает гидродинамическое взаимодействие. Перечисленные явления могут служить причиной сближения частиц и их коагуляции. [c.134]

При малых интенсивностях ультразвука влияют- на процесс в основном акустические течения. С увеличением интенсивности решающее значение для интенсификации электрохимических превращений приобретает кавитация. Для интенсификации процессов в электролизерах можно увеличить поверхность катода, используя металлизированные гранулы, приведенные в состояние псевдоожижения потоком электролита [30]. [c.187]

За счет акустических течений обеспечивается удаление из пограничного слоя растворившихся или разрушенных под действием кавитации загрязнений в объем жидкости. Особенно большую роль играют акустические течения при удалении растворимых загрязнений. [c.666]

Кроме того, при действии УЗ-колебаний в растворе возникает акустическое течение, которое способствует интенсивному перемешиванию среды и поступлению свежих порций дезактивирующего раствора к обрабатываемой поверхности. Изменение давления внутри газовых пузырьков и их захлопывание вызывает дробление радиоактивных загрязнений, находящихся в жидкости, способствует процессам эмульгирования и [c.205]

В первом из этих случаев движение складывается из поступательного (обусловленного естественной конвекцией), колебательного и движения акустического течения. [c.69]

Этот критерий является аналогом критерия Эйлера и представляет собой отношение модуля давления акустической радиации к динамическому давлению. Выражение этого критерия отвечает физическому смыслу явлений, к которым он относится, так как влияние акустических течений на теплообмен должно возрастать с увеличением интенсивности колебаний и уменьшаться с увеличением скорости потока. [c.70]

Установлено, что в случае вынужденного движения влияние акустических течений на конвективный теплообмен между цилиндром и поперечно омывающим его потоком при Re = 1450 — — 1775 и интенсивности колебаний 0,031—0,336 вг/сж может быть описано уравнением [c.71]

Вследствие ориентирующего действия акустических колебаний [95] мелкие частицы в ультразвуковом поле стремятся соединиться в более крупные. Кроме того, коагулирующее действие в ультразвуковом поле вызывает также давление акустической радиации, достигающее максимальной величины в промежутке между узлами и пучностями ультразвуковой волны. Если же запыленная среда движется между двумя параллельными пластинками, то, помимо вышеописанных сил, на нее действуют силы, вызываемые акустическими течениями [194]. Таким образом, в узлах происходит интенсивное скопление и выпадение пыли из потока (рис. 141). Если пластины расположены вертикально, то пыль под действием собственного веса будет полосами ссыпаться вниз. [c.237]

Интенсифицирующее действие ультразвуковых колебаний на процесс растворения объясняется тем, что вызванные ими акустические течения, представляющие собой стационарные вихревые потоки в пограничном слое жидкость — твердое тело, [c.54]

Как известно, распределение кавитационных зародышей в жидкости случайно, и имеет место процесс их размножения вокруг захлопывающегося пузырька. Пузырьки, достигающие больших размеров в результате колебаний, и скопления пузырьков под действием акустических течений перемещаются с достаточно большой скоростью в объеме жидкости. [c.62]

Следует отметить, что неравномерное поле излучения, которое для ряда процессов может являться отрицательной характеристикой преобразователя, само по себе дает ряд технологических преимуществ. Центральная зона типового преобразователя с ненастроенной диафрагмой (ПМС-б) характеризуется весьма интенсивной кавитацией. В то же время интенсивность на периферийных участках хотя и ослаблена, но имеет значения, достаточные для осуществления некоторых полезных кавитационных эффектов (например, очистки от легких жировых и механических загрязнений). Это позволяет при заданной полной мощности развить и преобразователя большую поверхность излучения и осуществить возбуждение ультразвуковых колебаний в больших объемах жидкостей. Кроме того, неравномерное ультразвуковое поле создает оптимальные условия для акустических течений. Этим главным образом объясняется универсальность технологического применения преобразователей с ненастроенными диафрагмами. [c.93]

Сложность описания звукового поля в кавитирующей жидкости состоит в том, что волновое сопротивление кавитационной области на несколько порядков меньще волнового сопротивления капельной жидкости. Границы кавитационной области сильно изрезаны и их расположение вследствие воздействия акустических течений, дегазации жидкости и других факторов изменяется во времени и пространстве. [c.171]

Акустическими течениями (иногда встречается термин звуковой ветер ) называются стационарные вихревые потоки жидкости или газа, возникающие в свободном неоднородном звуковом поле, а также вблизи препятствий и колеблющихся тел, помещенных в звуковое поле. В настоящее время известны три типа акустических потоков. [c.211]

Скорость стационарных акустических потоков меньше амплитуды колебательной скорости в звуковой волне. Такие течения называются медленными. Теория акустических течений разработана в настоящее время только для медленных течений. Основную роль в стабилизации скорости потоков играют силы вязкого трения. [c.212]

Отклонения от теории наблюдаются при небольших интенсивностях звука даже при отсутствии кавитации в жидкости. Поэтому основное внимание в настоящей главе будет уделено экспериментальным методам изучения акустических течений. [c.212]

Роль акустических течений в ультразвуковой технологии сводится к следующему. [c.212]

МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ТЕЧЕНИЙ [c.213]

Для определения скорости акустических течений чаще всего используются суспензии, содержащие мельчайшие взвешенные частицы, например, алюминиевой пыли, плотность которых близка к плотности жидкости, а размер весьма мал (до 10 мкм). Фотографирование освещенных частиц с определенной экспозицией позволяет по длине треков определить скорость потоков. Для более точного определения локальных скоростей иногда используют стробоскопическое освещение. При определении скорости в быстрых потоках применяется также скоростная (до 1500 кадров в секунду) киносъемка. [c.213]

Скорость и характер формирования акустических течений зависят от герметической формы сосуда, в котором находится рабочая жидкость, от интенсивности и частоты ультразвуковых колебаний, а также от эрозионной активности и распределения областей кавитации в рабочем объеме. Экспериментальное определение общей картины течений в каждом данном технологическом устройстве является очень трудоемкой задачей. [c.214]

В капиллярной дефектоскопии наиболее успешно используются ультразвуковые колебания промышленных частот на операциях подготовки изделия к контролю, очистке, обезжиривании. При этом наиболее важную роль играет кавитация. Кавитация - явление образования разрывов жидкости, заполненных парогазовой смесью. Парогазовые кавитационные пузырьки захлопываются с огромной скоростью, доходящей до 10. .. 100 мс", и разрушают пленки всевозможных загрязнений. При этом происходит ультразвуковое эмульгирование жиров, масел и других загрязнений и удаление их с поверхности объекта контроля с помощью акустических течений. Незахлопывающиеся кавитационные пузырьки колеблются, чем помогают отрыву пленки загрязнений от поверхности контролируемой детали и в конечном итоге удалению загрязнений. Особенно эффективна ультразвуковая очистка для изделий сложной формы, используемых в электронной, приборостроительной промышленностях. Преимущество ультразвуковой очистки состоит в том, что такие экологически-, по-жаро- и взрывоопасные традиционные вещества как бензин, ацетон, спирты можно заменить на воду и водные растворы. Суть в том, что кавитационная активность воды гораздо выше, чем у ацетона, спирта, бензина, поэтому соответственно выше очищающая способность воды и водных растворов. Происходящие при этом ультразвуковые диспергирование и эмульгирование только ускоряют очистку и повышают ее качество. [c.607]

Подавляющее большинство процессов переноса импульса, тепла и массы изменяют скорость течения в акустическом поле из-за акустических течений и микропотоков. Под акустичес- [c.162]

Третий вид акустических течений (микромасштабные, или течения 111лихтинга) имеет решающее значение в ГА-технике. Эти течения сосредоточены в акустическом [c.163]

В мощном ультразвуковом поле в газе или жидкости помимо колебательного движения возникают однонаправленные вихревые потоки -акустические течения. Эти течения классифицируют по характерному масштабу больше длины волны-крупномасштабные, порядка длины волны - среднемасштабные, существенно меньше длины волны-мелкомасштабные [7]. В зависимости от величины скорости течения по сравнению с колебательной различают быстрые и медленные течения. Акустические течения имеют различную физическую природу. [c.56]

Вестервельт, исходя из предположения о том, что акустические течения, интенсифицирующие тепломассообменные процессы, возникают при амплитуде колебательного смещения, равной толщине акустического пограничного слоя, получил значение для критического уровня интенсивности колебаний в воздухе, дБ [c.156]

К их числу относятся и технологии, использующие акустические (волновые) методы воздействия на химико-технологические процессы. В мощном акустическом поле, создаваемом специальной аппаратурой в газе, жидкости или многофазной среде, помимо колебательного движения возникают однонаправленные вихревые потоки — акустические течения. Ни одно из вторичных явлений, возникающих в акустических полях в жидкостях, не имеет такого большого значения в химической технологии, какое имеет кав итация. Скорость движения стенки кавитационного пузырька прй образовании кумулятивной струи достигает 500 — 600 м/с. Высокоскоростные кумулятивные струи создают локальные давления порядка 10 —10 МПа. На поведение кавитационных полостей существенное влияние оказывают внешнее давление среды, электрическое поле, добавки ПАВ и другие дополнительные воздействия, позволяющие управлять кавитацией. [c.3]

Как показывают многие авторы [1,2,3,4,8], мощный излучатель не только приводит в колебательное движение прилегающие к нему частицы относительно их положения равновесия, но и вызьгвает постоянное их смещение, постоянный поток, который носи название акустического течения (или звукового ветра). Оно всегда имеет вихревой характер, его скорость возрастает с увеличением интенсивности звука, но обычно не превосходит величины колебательной скорости частиц в звуковой волне. Эффект акустического течения представляет суп1ественный интерес, поскольку он проявляется в виде сильных течений, приводящих к перемешиванию среды, а, как известно, перемешивание в значительной мере ускоряет многие химико-технологические процессы. [c.7]

Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67]

Оборудование для ультразвуковой обработки жидкофазных систем. В последние годы большое внимание уделяется использованию ультразвуковой техники в различных химико-технологи-ческих процессах [171], в том числе при производстве катализаторов [172]. Механизм воздействия ультразвука на жидкофазные процессы связан преимущественно с эффектами кавитации и возникновением акустических течений. Основными показателями, характеризующими акустическую аппаратуру, являются и н -тенсивность излученияи частота колебаний. Рациональная частота колебаний для технологических целей составляет 20—40 кГц. Эффективность работы излучателя растет с увеличением интенсивности излучения. Для катализаторных производств с позиций простоты обслуживания наиболее приемлемы гидродинамические генераторы ультразвука. Наиболее перспективно применение ультразвуковой технологии для процессов пластификации, диспергирования, осаждения, гомогенизации, кристаллизации, концентрирования. [c.181]

При распространении ультразвуковых колебаний так называемых промышленных частот (18. .. 100 кГц) большой интенсивности в жидкостях возникают вторичные акустические явления кавитация, акустические течения, радиационное давление и т.д. Эти явления изменяют гидромеханику и свойства жидкости, в которой распространяются колебания, и могут вызывать при определенных условиях проявление таких специфических явлений, как ультразвуковой капиллярный эффект, звуко.чюминесценция и др. [c.607]

Механизм процесса ультразвуковой коагуляции аэрозолей весьма сложен и недостаточно изучен. До последнего времени существовали три теории этого процесса пондеромоторпая [83, 84], ортокинетическая [85] и радиационная [86, 871 В 1954 г. П. Н. Кубанский [88] предложил гипотезу, объясняющую коагуляцию аэрозолей акустическими течениями, возникающими в высокоинтенсивном звуковом поле. По Е. П. Медпикову [89], ведущим фактором процесса является броуновское двил ение частиц. Эти взгляды рассмотрены в ряде работ [43, 90 и др.], однако общепризнанной теории указанного процесса пока не существует. Это не помешало установить некоторые зависимости, [c.48]

Большая эффективность коагуляции и более полное использование сил, создаваемых акустическими течениями, достигаются размещением большего числа параллельных друг другу пластин. Кроме того, для увеличения коагу- [c.237]

При установившемся режиме возбуждения горелки вихреобразо-ванию может способствовать образующееся акустическое течение [19, 201. [c.134]

При повышении гидростатического давления наблюдается некоторое увеличение скорости потоков, особенно заметное в глицерине, что является прямым доказательством зависимости скорости акустических течений от эрозионной активности кавитационной области. Абсолютный максимум значения скорости макропотоков в ультразвуковых технологических установках, работающих на частоте 15—44 кГц, не превышает 1,5 м/с. [c.216]