Ultrasonic na mekanikal na epekto

Ang ultrasonic na enerhiya ay kumikilos sa medium, na magiging sanhi ng pag-vibrate ng mga particle sa mataas na bilis at magbubunga ng mga mekanikal na pagbabago tulad ng bilis, acceleration, sound pressure, at sound intensity, at sa gayon ay nagdudulot ng mga mekanikal na epekto. Ang ultratunog ay isang anyo ng mekanikal na pagpapalaganap ng enerhiya, na nauugnay sa proseso ng alon at magbubunga ng isang linear na epekto ng vibration. Kapag ang ultrasonic wave ay nagpapalaganap sa medium, kahit na ang amplitude ng particle displacement ay maliit, ang acceleration ng particle na dulot ng ultrasonic wave ay napakalaki.

Kung ang 20kHz, 1W/cm2 ultrasonic wave ay kumakalat sa tubig, ang sound pressure amplitude na nabuo nito ay 173kPa, na nangangahulugan na ang sound pressure amplitude ay dapat magbago ng 20,000 beses sa pagitan ng positibo at negatibong 173kPa bawat segundo, at ang maximum na particle acceleration Hanggang sa 1440km/s2, na humigit-kumulang 1440km/s2, na humigit-kumulang sa gravity ng gravity ng 1440km/s2. Ang mabilis na pagbabago ng mekanikal na paggalaw ay ang mekanikal na epekto ng panginginig ng boses ng kapangyarihan ultrasound.

Kapag ang ultrasonic medium ay hindi isang unipormeng layered medium (tulad ng biological tissue, katawan ng tao, atbp.), ang acoustic impedance ng bawat layer ng media ay magiging sanhi ng reflected sound waves na sumasalamin at bumubuo ng standing wave. Ang mga antinode at node ng nakatayong alon ay nagdudulot ng presyur at tensyon At nagbabago ang acceleration. Dahil ang masa ng iba't ibang mga partikulo ng media (tulad ng biomolecules) ay iba, ang bilis ng panginginig ng boses na dulot ng pagbabago ng presyon ay iba, at ang pagbabago ng presyon na dulot ng kamag-anak na paggalaw sa pagitan ng mga particle ng media ay isa pang dahilan para sa ultrasonic mechanical effect. Ang mga mekanikal na epekto gamit ang ultrasound ay dapat na iproseso (pagbubutas, pagputol, compaction, pagpapalakas ng ibabaw, hinang, paglilinis, pag-polish, at pag-alis ng hindi kanais-nais na mga pelikula at dumi, atbp.), at ginagamit din upang mapabilis ang dispersion, homogenization, emulsification, at pagdurog , Sterilization at iba pang mga proseso.

Ang mekanikal na epekto ng ultrasound ay malawakang ginagamit sa produksyon, at ang mga halimbawa ay ang mga sumusunod.

Mechanical agitation

Ang ultrasonic high-frequency vibration at radiation pressure ay maaaring bumuo ng epektibong agitation at daloy sa gas at likido. Ang malakas na jet at lokal na micro-rush na daloy na nabuo ng cavitation bubble vibration sa solid surface ay maaaring makabuluhang magpahina sa tensyon sa ibabaw at friction ng likido, at sirain ang nakakabit na layer ng solid-liquid interface, kaya hindi nito maabot ang ordinaryong low-frequency mechanical agitation. epekto. Ang epektong ito ay ang pisikal na batayan para sa paggamit ng mga gamot sa pamamagitan ng balat ng tao, mga produktong pampaganda sa balat ng tao, ultrasonic degassing, food at cosmetic leveling at refinement.

Interdiffusion

Ang presyon at mataas na temperatura na epekto ng ultrasonic vibration at cavitation ay ginagamit upang isulong ang mutual penetration ng mga molecule sa pagitan ng dalawang likido, dalawang solid, o likido-solid at likido-gas na mga interface upang bumuo ng mga bagong katangian ng materyal. Ang ultrasonic na hinang ng mga metal o plastik, ultrasonic emulsification, paglilinis, atomization ay maaaring mauri bilang mga naturang epekto.

homogenize

Matapos maisara ang mga bula ng cavitation, maaaring durugin ng lokal na shock wave ang mga particle sa likido upang maging maayos ito; gawin ang kristal na uniporme; ikalat ang malalaki at hindi pantay na patak ng gatas sa maliliit na unipormeng ahente (tulad ng mga medikal na ahente ng contrast, mga ahente sa paggamot sa kanser, atbp.); Maaari pa itong isama ang thrombolysis at iba pang mga epekto.

Pagkakaisa

Ang ultrasonic na panginginig ng boses ay maaaring gumawa ng mga nasuspinde na mga particle sa gas at likidong daluyan na lumipat sa iba't ibang bilis, na nagpapataas ng pagkakataon ng pagbangga ng bahagi; o paggamit ng mga nakatayong alon upang gawin itong hilig sa mga antinodes, kaya nangyayari ang proseso ng pagsasama-sama. Ang koleksyon ng alikabok sa tambutso at artipisyal na ulan ay nabibilang sa kategoryang ito.

Aksyon ng mekanikal na pagputol

Dahil sa mahusay na acceleration ng ultrasonic vibration at ang epekto ng cavitation at acoustic corrosion, ang espesyal at tumpak na pagproseso ng matitigas at malutong na materyales (hiyas, keramika, salamin, magnetic steel, atbp.) ay maaaring maisagawa.

Basagin

Ang paggamit ng high-intensity ultrasound pulse ay maaaring durugin ang mga bato sa bato at gallstone sa katawan nang hindi nakakasira ng malambot na mga tisyu.