超声空化清洗技术及其应用

在阐述空化、空化射流；超声空化及超声空化清洗技术的基础上，对声空化发生的过程及影响产生超声空化空穴的因素进行了研究与探讨，并论述了超声清洗技术的优越性，此外，还对该技术的发展前景及研究发展方向进行了展望。     

超声空化场中的球旋转

根据P.Langevin对声辐射力的推算和C.Eckart的声流理论,实现了超声喷泉中一个球体的旋转和两个球体按相反方向的旋转,同时观察到这些球体的旋转随超声功率的增大而加速.这种由频率1.7 MHz和电功率45W的超声所产生的超声喷泉,可以看作是一种向上喷射的超声空化场,它拥有一种单方向的辐射力和对称的回旋声流,正是这种空化场所具有的这类典型的声学非线性特性才为球体的旋转提供了稳定的旋转力矩.     

超声空化场中的球旋转

根据P.Langevin对声辐射力的推算和C.Eckart的声流理论,实现了超声喷泉中一个球体的旋转和两个球体按相反方向的旋转,同时观察到这些球体的旋转随超声功率的增大而加速.这种由频率1.7 MHz和电功率45W的超声所产生的超声喷泉,可以看作是一种向上喷射的超声空化场,它拥有一种单方向的辐射力和对称的回旋声流,正是这种空化场所具有的这类典型的声学非线性特性才为球体的旋转提供了稳定的旋转力矩.     

声致发光法测量超声空化场的实验研究

依据鲁米诺增强声致发光原理,采用微光测量系统,对超声清洗槽内空化声场进行了测量,分析了声致发光强度与功率密度及驱动频率的关系.结果表明,当输入功率密度超过声致发光阈值时,液体中才出现声致发光现象;同一功率密度条件下,不同超声频率发光强度不同.     

超声空化影响因素

在对超声空化的有关理论进行研究的基础上,研究、分析与总结了影响超声空化的液体若干物理参数、声场参数、环境压力等各种因素,为诸如超声空化清洗设备的研究、开发等超声空化技术的实际应用提供有效的帮助.     

超声空化场热释放现象的实验研究

在1.65MHz、3W/cm2的超声空化场中,沿垂直声波辐射方向插入高分子材料ABS等试验板,板面上即刻出现熔化现象:超声空化场的一种热释放。若使这种空化场形成超声喷泉,其热释放的效果更加明显。采用圆柱形套管和圆锥形套管对这种超声喷泉进行聚束喷射,还可加剧这种热释放。作者认为,大量空化泡塌陷、爆裂时的高温声冲流和高压冲击波是使这种低导热系数试验板热变熔化的主要机制。超声喷泉中隐含的空化集中作用,以及聚束状态下附加的空化集中作用和声能密度的增加,则进一步增强了这种热释放。     

超声清洗空化噪声对大白鼠学习记忆影响的研究

探讨了超声清洗空化噪声对大白鼠学习记忆能力的影响．将20只大白鼠随机分为实验组和对照组，每组10只，实验组置于工作频率为20kHz、功率为600W的超声清洗机辐射出的空化噪声环境中，每天8h，共14d．通过水迷宫实验，观察其学习和记忆指标．结果显示，超声清洗空化噪声可使大白鼠学习记忆能力下降，随作用时间延长，大白鼠疲倦、迟钝等反应加重，体重增长变缓．     

微型探头测量脉冲超声场参量的初步研究

报道用笔型水听器测量CTS—2A型超声诊断仪的1.25,2.5MHz探头的声场参量结果。1.25MHz探头在轴向距离13cm处声压P_ =0.15789MPa,P_-=0.11658MPa,I_(SPTP)=1.66W/cm~2;2.5MHz探头在轴向距离15cm处P_ =0.055MPa,P_-=0.05955MPa,I_(SPTP)=0.183W/cm~2。声脉冲宽度约在3～5μs。在这样的条件下,液体介质存在引发声空化潜在的危险。     

基于MATLAB的超声空化场表征与三维可视化

超声空化场强度逐点扫描的测量方法耗时耗力,不利于其应用,铝箔腐蚀法廉价易得,操作简单,对空化场影响小,但定量性差．以铝箔腐蚀法测定超声清洗槽中的空化强度,铝箔样品干燥后经扫描仪采集黑白图像,导入MATLAB软件图像处理系统,编写程序提取腐蚀点位置,统计腐蚀区域占整体区域的面积比,以腐蚀面积比大小衡量超声空化强弱程度实现测量结果的量化．构造三维腐蚀面积比数据集,以不同颜色代表不同腐蚀强度将数据绘制于三维坐标系内,可实现超声空化场可视化,任意平面内空化场强度分布图可通过切片技术获得．将超声空化场表征结果进行切片分析,得到单换能器空化场分布规律的同时验证表征方法的可靠性,为超声强化过程机理研究奠定分析基础．     

空化及其在杀菌中的应用

空化是一种非常复杂的现象,空化能够产生极高的瞬时压强与温度,从而能够带来众多的应用,但超声空化用于杀菌却仅仅停留在实验室研究阶段,超声杀菌的处理量是比较少的。描述了超声及水力空化杀菌机理,进行了不同条件下超声和水力空化杀菌实验。结果表明,超声空化与水力空化都有很好的杀菌效果,水力空化的处理量要比超声空化处理量大。     

超声波染色的实验研究

本课题研究了常温常压下超声波对全毛布料染色的作用.实验表明,与浸泡加机械搅拌染色方法相比,超声波明显优化了天然栀子黄色素染液对全毛布料的染色,达到了上色容易、匀染性好和不易褪色的效果.     

金属熔体中高强超声空化气泡运动的数值研究

导出了可压缩液体中空化气泡泡壁运动方程,用该方程对高强超声场作用下铝熔体中空化气泡的运动规律进行了数值求解。结果表明,导出了泡壁运动方程保留了Ｕ／Ｃ的高次项,精度高于传统的不可压缩液体泡壁运动方程;高强超声场作用下铝熔体中空化气泡溃灭时可产生极高压冲击波;超声声压幅的大小对空化的强度和密度影响很大。     

电絮凝法处理印染废水研究

用电絮凝法处理印染废水,考查了反应时间、极板电压、废水pH值和电极间距对印染废水CODcf去除率的影响．通过正交试验,确定了电絮凝法印染废水处理过程的优化条件为：反应时间40min,极板电压35V,废水pH值8,电极间距3cm,CODcr去除率可迭89．65％．     

超声场耦合曝气生物填料塔处理印染废水

采用连续式超声反应器耦合曝气生物填料塔处理印染废水厂一级出水;通过实验分析对比了不同组合工艺对废水化学需氧量(COD_(Cr))和色度的去除情况.实验结果表明,采用生物处理-(超声+活性炭)处理-生物处理组合工艺对印染废水的处理效果最好.在进水COD_(Cr)为600～1 000 mg/L、色度为320倍的条件下,先经生物处理7 h后,再用 60、80、100、125 kHz 4组频率组合连续超声反应器协同活性炭处理2 h,最后经生物处理20 h,出水COD_(Cr)去除率和脱色率分别为90%和95%左右,达到了GB 4287-1992一级排放标准.     

超声清洗技术原理及其应用

本文分析了空化的形成及其影响因素,阐述超声波引起空化的机理,以及利用超声空化作用对物体进行清洗的过程和原理,并介绍了超声空化清洗的特点,对超声空化清洗的前景作了展望。     

超声波的空化作用在聚合物化工中的应用

综述了超声空化的作用机理,介绍了超声波技术在萃取过程、乳化与破乳、膜过程、聚合物合成方面的应用。     

基于频谱分析方法的超声空化场三维重建及其分布

超声空化是声化学反应的主动力,采用水听器对超声清洗槽内的超声空化场进行定量测量,通过频谱分析对声场能量进行分离,并利用非线性能量来表征空化能量,再通过MATLAB软件对测量结果进行三维重建,该方法同时具备了定量性和直观性两种优势.同时,通过图形用户界面(GUI)对程序进行封装,增强了该方法的可操作性.基于此方法,进一步研究了液体中超声空化场的三维分布情况,并对其分布规律进行了探讨,从而为声化学反应提供了理论指导.     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．