Ultraljud mekanisk effekt

Ultraljudsenergi verkar på mediet, vilket kommer att få partiklarna att vibrera i hög hastighet och producera mekaniska förändringar som hastighet, acceleration, ljudtryck och ljudintensitet, och därigenom orsaka mekaniska effekter. Ultraljud är en form av mekanisk energiutbredning, som är relaterad till vågprocessen och kommer att producera en linjär effekt av vibrationer. När ultraljudsvågen utbreder sig i mediet, även om amplituden för partikelförskjutningen är liten, är accelerationen av partikeln som orsakas av ultraljudsvågen mycket stor.

Om 20kHz, 1W/cm2 ultraljudsvågen utbreder sig i vatten, är ljudtrycksamplituden som genereras av den 173kPa, vilket innebär att ljudtrycksamplituden måste ändras 20 000 gånger mellan positiva och negativa 173kPa per sekund, och den maximala partikelaccelerationen Upp till 1440 km/s2, vars intensitet är ca 1500 km/s2, tyngdkraften. snabbt föränderlig mekanisk rörelse är den mekaniska vibrationseffekten av kraftultraljud.

När ultraljudsmediet inte är ett enhetligt skiktat medium (såsom biologisk vävnad, människokropp, etc.), kommer den akustiska impedansen för varje lager av media att få de reflekterade ljudvågorna att reflektera och bilda en stående våg. Den stående vågens antinoder och noder orsakar tryck och spänning och accelerationsförändringar. Eftersom massan av olika mediapartiklar (som biomolekyler) är olika, är vibrationshastigheten som orsakas av tryckförändringen annorlunda, och tryckförändringen som orsakas av den relativa rörelsen mellan mediapartiklarna är en annan orsak till den mekaniska ultraljudseffekten. De mekaniska effekterna med hjälp av ultraljud bör bearbetas (perforering, skärning, komprimering, ytförstärkning, svetsning, rengöring, polering och avlägsnande av oönskade filmer och smuts, etc.), och även användas för att påskynda dispergering, homogenisering, emulgering och krossning, sterilisering och andra processer.

Den mekaniska effekten av ultraljud har använts i stor utsträckning i produktionen, och exempel är följande.

Mekanisk agitation

Ultraljuds högfrekventa vibrationer och strålningstryck kan bilda effektiv omrörning och flöde i gas och vätska. Den starka strålen och det lokala mikrorusflödet som genereras av kavitationsbubblans vibration på den fasta ytan kan avsevärt försvaga vätskans ytspänning och friktion och förstöra det fästa lagret av fast-vätskegränssnittet, så att det inte kan nå den vanliga lågfrekventa mekaniska omrörningen. effekt. Denna effekt är den fysiska grunden för applicering av läkemedel genom mänsklig hud, skönhetsprodukter på mänsklig hud, ultraljudsavgasning, mat och kosmetisk utjämning och förfining.

Interdiffusion

Trycket och högtemperatureffekten av ultraljudsvibrationer och kavitation används för att främja ömsesidig penetration av molekyler mellan två vätskor, två fasta ämnen eller vätske-fasta och vätske-gas-gränssnitt för att bilda nya materialegenskaper. Ultraljudssvetsning av metaller eller plaster, ultraljudsemulgering, rengöring, finfördelning kan klassificeras som sådana effekter.

Homogenisera

Efter att kavitationsbubblorna är stängda kan den lokala stötvågen krossa partiklarna i vätskan för att göra den fin; gör kristallen enhetlig; sprid de stora och ojämna mjölkdropparna till små enhetliga medel (såsom medicinska kontrastmedel, cancerbehandlingsmedel etc.); Det kan till och med inkludera trombolys och andra effekter.

Sammanhållning

Ultraljudsvibrationer kan få de suspenderade partiklarna i gasen och det flytande mediet att röra sig med olika hastigheter, vilket ökar risken för faskollision; eller att använda stående vågor för att få dem att tendera mot antinoderna, sålunda inträffar en agglomerationsprocess. Dammuppsamling i rökkanalen och konstgjort regn faller i denna kategori.

Mekanisk skärverkan

På grund av den stora accelerationen av ultraljudsvibrationer och effekten av kavitation och akustisk korrosion kan speciell och exakt bearbetning av hårda och spröda material (ädelstenar, keramik, glas, magnetiskt stål, etc.) utföras.

Smash

Användningen av högintensiva ultraljudspulser kan krossa njursten och gallsten i kroppen utan att skada mjuka vävnader.