초음파 캐비테이션이란 무엇입니까?
액체에서 초음파 진동에 의해 전파 된 음파의 압력이 한 대기에 도달하면, 초음파 파의 피크 압력은 진공 또는 음압에 도달 할 수 있습니다. 그러나 실제로, 음압이 존재하지 않으므로 액체에 큰 힘이 생성되어 액체 분자를 공극으로 끌어 당깁니다. 이 공동은 진공 상태에 매우 가깝고 초음파 압력이 최대 역 방향에 도달하면 파열됩니다. 파열에 의해 생성 된 강한 충격은 물체 표면의 먼지에 부딪칩니다. 수많은 작은 캐비테이션 거품의 파열에 의해 생성 된 충격파 현상을 "캐비테이션"현상이라고합니다.
초음파 에너지가 충분히 높으면 액체 진동에 존재하는 작은 거품 (캐비테이션 핵)이 초음파 장의 작용 하에서 음향 필드 에너지를 지속적으로 수집합니다. 에너지가 특정 임계 값에 도달하면 캐비테이션 거품이 무너지고 빠르게 닫힙니다.
캐비테이션 거품의 수명은 약 0. 1 μs입니다. 그들이 빠르게 붕괴되면, 그들은 막대한 에너지를 방출하고 약 110m/s의 속도와 강한 충격력으로 마이크로 제트를 생성하여 충돌 밀도가 최대 1.5kg/cm2입니다. 빠른 붕괴의 순간에 캐비테이션 기포는 냉각 속도가 최대 109k/s의 국소 고온 및 압력 (5000K, 1800ATM)을 생성합니다. 초음파의 캐비테이션 효과는 이종 반응의 속도를 크게 증가시키고, 이종 반응물 사이의 균일 한 혼합을 달성하고, 반응물 및 생성물의 확산을 가속화하고, 고체 새로운 상의 형성을 촉진하며, 입자의 크기 및 분포를 제어한다.
추가 정보 :
초음파가 배지에서 전파 될 때, 초음파와 배지 사이의 상호 작용은 매체의 물리적 및 화학적 변화를 유발하여 다음 네 가지 효과를 포함하여 일련의 기계적, 열, 전자기 및 화학적 초음파 효과를 초래합니다.
1. 기계적 효과. 초음파의 기계적 작용은 액체의 유화, 겔의 액화 및 고체 분산을 촉진 할 수있다. 스탠딩 파가 초음파 유체 매체로 형성 될 때, 기계적 힘으로 인해 노드에서 유체 응축에 부유 한 작은 입자가 공간에 주기적 축적을 형성합니다.
압전 및 자기 강사 재료에서 전파 동안 초음파 파의 기계적 작용에 의해 야기 된 유도 된 편광 및 자화 (유전체 물리 및 자기 강사 참조).
2. 캐비테이션 효과. 초음파 파는 액체에 적용될 때 많은 수의 작은 기포를 생성 할 수 있습니다. 한 가지 이유는 국소 인장 응력이 액체 내부에서 발생하여 음압을 형성하기 때문입니다. 압력의 감소는 원래 액체에 용해 된 가스가 과포화되어 액체로부터 탈출하여 작은 기포가된다.
또 다른 이유는 강한 인장 스트레스가 액체를 캐비테이션으로 알려진 캐비티로 찢어 내기 때문입니다. 공동은 액체 증기 또는 액체에 용해 된 다른 가스를 함유하고 있으며, 심지어 진공 일 수도 있습니다. 캐비테이션에 의해 형성된 작은 기포는 주변 매체의 진동으로 지속적으로 움직이거나 자라거나 갑자기 터집니다.
3. 열 효과. 초음파의 높은 주파수와 에너지로 인해 배지에 흡수 될 때 상당한 열 효과를 생성 할 수 있습니다.
4. 화학 효과. 초음파의 작용은 특정 화학 반응을 촉진하거나 가속화 할 수 있습니다. 예를 들어, 순수한 증류수는 초음파 처리 후 과산화수소를 생성하고; 질소 가스를 함유 한 물의 초음파 처리 후 아질성산이 생성되고; 염료의 수용액은 초음파 처리 후 색상 또는 페이드를 변화시킬 것이다.
