Давление паров ультразвуковых волн

Для испытания загушенных масел на механическую стабильность часто применяют воздействие ультразвука (10 — 10 Гц). Ультразвуковые колебания вызывают появление в загущенном масле переменного давления. При уменьшении давления в среде образуется полость, заполненная присутствующими в жидкости газами или парами. При последующем повышении давления полость спадает, (схлопывается), и это сопровождается мощным гидравлическим ударом. Такой процесс называется кавитацией. Гидравлический удар инициирует ударные волны, давление которых может достигать нескольких гигапаскалей. Также возникают потоки жидкости с огромными градиентами скоростей. Ударная волна и скоростные потоки обтекают макромолекулы вязкостной присадки и вызывают их разрыв (механокрекинг). Так как преимущественно разрываются наиболее длинные макромолекулы, то полидисперсность полимера снижается, а его средняя молекулярная масса при длительном озвучивании стремится к минимальному значению М, , которое зависит от концентрации ультразвуковой энергии и структуры полимера. [c.50]

Чтобы понять характер изменений в системах, подвергнутых ультразвуковому воздействию, следует отметить, что эти изменения существенны, когда ультразвуковые колебания соответствуют возникновению кавитационного режима. В данном -случае под кавитацией понимают последовательно развивающиеся процессы образования полостей в жидких средах. Такие полости заполняются парами окружающей жидкости и растворенными в ней газами и мгновенно закрываются. При этом создается давление до 10 —10 Па, что в большинстве случаев приводит к разрыву х1 мпческих связей. Разумеется, что описанные явления имеют место Только при распространении в жидкости ультразвуковых волн большой интенсивности в местах разряжения. С кавитацией связано появление в облучаемой жидкой среде и значительных механических напряжений. В результате захлопывания кавитационных полостей в фазе сжатия внешней ультразвуковой волны возникают з дарные волны с амплитудой, во много раз превышающей амплитуду внешней волны. При резонансе возникающие локальные давления в 10 раз превосходят гидростатические. Такие давления производят большие разрушительные действия. Наконец, в пульсирующих резонансных кавитационных пузырьках в зависимости от природы наполняющего их газа возникают локальные перегревы порядка нескольких тысяч градусов. [c.107]

В связи с тем, что явление кавитации широко используется в ультразвуковой технике, в частности при очистке и обезжиривании деталей, диспергировании веществ, пайке алюминия и др., остановимся более подробно на суш ности этого явления. При распространении звуковой волны через жидкость образуются последовательно области сжатия и разрежения, В результате этих динамических воздействий в фазе отрицательного давления (меньшего чем упругость растворенных в жидкости паров) в отдельных участках жидкости могут образовываться газовые или воздушные пузырьки и полости. При дальнейшем растяжении жидкости размеры пузырьков будут увеличиваться, что поведет к уменьшению давления внутри них. Понижение давления ниже величины объемной прочности жидкости может привести к неограниченному росту пузырьков, т. е. к разрыву жидкости, и, таким образом, к образованию внутри нее пустот. Однако часть пузырьков, не достигших критических размеров, приводящих к разрыву жидкости, при последующих сжатиях сокращает свои размеры, причем процесс роста и сокращения пузырьков (их пульсации) будет происходить с частотой изменения давления, т. е. с частотой распространяющейся в жидкости звуковой волны. Положительные фазы давления могут привести к полному исчезновению пузырьков и пустот—к их захлопыванию. Давления в пузырьках непосредственно перед их захлопыванием могут достигать нескольких тысяч атмосфер. Поэтому в момент полного исчезновения пузырьков происходят мощные гидравлические удары, способные разрушать находящиеся в непосредственной близости металлические изделия, приводящие к диспергированию, раздроблению твердых веществ и другим эффектам. Подобные удары возникают / раз в секунду, где /—частота звуковой волны. [c.52]

В жидкости при распространении акустической волны возникает переменное, так называемое звуковое давление, под действием которого жидкость подвергается переменному сжатию и растяжению, что сопровождается образованием разрывов, т. е. микропузырьков, заполненных паром и газом, растворенным в жидкости. Эти пузырьки называются кавитационными, а само явление — ультразвуковой кавитацией 164]. Образование пузырька соответствует фазе разрежения акустической волны, а его схлопывание —фазе сжатия. Образование микропузырьков под действием акустических колебаний называется кавитационной прочностью и зависит от присутствия в жидкости газовых зародышей и примесей твердых или растворенных веществ, а также от модуля объемной упругости (т. е. сжимаемости) и других факторов. [c.98]

При распространении ультразвуковых волн в жидкости, если их интенсивность достаточно велика, может наступить явление кавитации. Упругие колебания в жидкости вызывают процессы сжатия и разрежения, повышения и понижения давления. При понижении давления сплошность среды нарушается, в ней появляются полости (пузырьки) при повышении давления пузырьки захлопываются, что вызывает появление мгновенных пиков давления, достигающих десятков мегапаскалей. В то же время на поверхности кавитационных пузырьков образуются электрические заряды и поля с напряженностью в сотни В/см. Это может вызвать пробои в пузырьках и ионизацию пропикшнх в нпх паров жидкости. При захлопывании пузырьков ионы попадают в жидкость. Эти процессы могут привести как к чисто механическому воздействию на помещенные в жидкость изделия, так и к ускорению химических реакций, в том [c.371]

При распространении в жидкости ультразвуковых колебаний возникают местные, расположенные вдоль ультразвуковой волны, области разряжения и сжатия. Обязательным условием для возникновения кавитации является существование в жидкости зародышевых микропузырьков, наполненных газом или паром. Такие микропузырьки всегда присутствуют в жидкости вследствие тепловых флюктуаций. Их растворение в жидкости замедлено, потому что на поверхности раздела двух сред — газа или пара в пузырьке и окружающей жидкости — образуется монослой из адсорбированных органических молекул загрязнений или микрофлоры. Монослой образует оболочку, препятствующую диффузии газа или пара из пузырька в окружающую жидкость. Кавитационный пузырек вырастает из зародышевого микропузырька под воздействием разряжения в отрицательный полупериод волны давления ультразвуковых колебаний. Это происходит в том случае, если величина отрицательного давления превышает порог прочности жидкости. С увеличением вязкости прочность жидкости увеличивается и кавитация затрудняется. [c.14]

Бонди II Зельнер [69] развили объясненне эмульгирующего действия ультразвуковых волн, приписывая его образованию кавитаций у поверхностей раздела. Образованию кавитащи з способствуют растворенные газы, играющие роль зародыше . Гидростатическое давление является весьма важным фактором, влияющим на разрыв пустот. Такое же явление имеет место прп конденсации пара на поверхности раздела масло/водный раствор мыла, при этом образуются даже концентрированные эмульсии. (Интересно отметить, что воздух не оказывает подобного действия.) [c.551]

Звуковое давление, распространяясь в упругой среде в виде волн с некоторыми амплитудой и частотой, вызывают в определенных точках пространства соответствующее переменное увеличение и уменьшение давления. При уменьшении давления до величины, превышающей когезионную прочность л<идкой среды, образуется полость, заполненная присутствующими в жидкости газами или парами данной жидкости. При последующем повышении давления полость спадает, схлопывается, что сопровождается гидравлическим ударом. Такое образование и схлонывание полостей называется кавитацией. Кавитация составляет специфику ультразвукового воздействия, является тем элементарным актом, который инициирует и определяет все последствия этого воздействия. [c.236]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология