ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Акустическая аппаратура для химико-технологических процесАкустические аппараты для работы в жидкости из "Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах" Приведенная выше модель захлопывания кавитационного пузырька предполагает его идеальную сферичность. В реальных условиях сферичность кавитационного пузырька нарушается при его подходе к границе раздела жидкость — твердое тело (при условии, что плоскость твердой поверхности значительно превышает размеры пузырька). [c.39] Решение этого уравнения показывает, что при приближении текущего радиуса к нулю форма полусферы изменяется по весьма сложному закону (рис. 2.8). Как видно из рисунка, деформация гемисферического шара растет так сильно, что стенка пузырька ударяется о твердую поверхность раньше, чем радиус достигает нуля. [c.39] Насколько хорошо расчет совпадает с экспериментом, показывает кинограмма захлопывания сферического пузырька, сидящего на твердой поверхности (рис. 2.9). Из рис. 2.8 и 2.9 видно, что совпадение теории и эксперимента достаточно хорошее. [c.39] В акустическом поле при наличии кавитации протекает ряд химических процессов [30, 31]. Их протеканию способствуют высокие температуры и давления, развивающиеся в микрообъеме при захлопывании кавитационного пузырька. [c.40] Прп = 0,1Яп,г.-, Ро = 10 Па у = 3/4 и То = 300°С давление газа в пузырьке при максимальном радиусе составит Р=3,3-10 Па. Подставив эти значения в уравнения (2,27) и (2.28), получим, что при захлопывании кавитационного пузырька давление достигает Рта.х = 3-10 Па, а температура Ттах = 3000 К. Столь высокис температуры, развивающиеся в маленькой газонаполненной полости, создают условия для появления в ней электрических зарядов, люминесценции, богатых энергией диссоциированных и ионизированных молекул, а также атомов и свободных радикалов. [c.41] Имеется определенное сходство между элементарными химическими процессами в акустическом поле и процессами, протекающими под действием радиоактивных а-, 5- и у-излучений. Иными словами, химические реакции в водных растворах, протекающие под действием акустических колебаний, хорошо объясняются современной теорией свободных радикалов. [c.41] На выход образующихся химических продуктов большое влияние оказывает перемешивание жидкости [32]. На рис. 2.11 показан график образования пероксида водорода в отсутствие перемешивания (/) и при перемешивании (2), из которого видно, что при перемешивании за то же время образуется примерно в десять раз больше пероксида водорода. Такое увеличение выхода продуктов следует, очевидно, объяснить обогащением жидкости воздухом при перемешивании и снижением локального концентрационного сопротивления. [c.41] Для создания мощных акустических полей как в жидкости, так и в газе разработаны акустические излучатели различного типа [33] для газа — статические и динамические сирены, для жидкости— пьезокерамические и магнитострикционные преобразователи. В серийно выпускаемых акустических технологических установках для газов используют частоты от 0,44 до 5,0 кГц и интенсивности от 120 до 160 дБ, для жидкостей — частоты от 8 до 44 кГц и мощности от 0,04 до 4,5 кВт. [c.42] Преобразователи мощностью до 1 кВт, как правило, изготовляют из пьезокерамического материала — цирконата-тита-ната, свинца (ЦТС) или феррита. В этом случае излучатель состоит из отдельных пакетных преобразователей мощностью 0,04—0,1 кВт, объединенных общей излучающей плитой. [c.42] Преобразователи мощностью более 1,0 кВт изготовляют единым пакетом из чистого никеля или сплава пермендюр. [c.42] В тех случаях, когда возникает необходимость воздействия акустических колебаний на большие объемы или на проточные системы, используют несколько однотипных излучателей, располагаемых в дне и стенках ванны илп на трубопроводе. [c.42] Использование излучателей для тех или иных целей зависит от излучаемой ими акустической мощности. Так, пьезокерамп-ческие излучатели из керамики ЦТС-19 и магнитострикционные ферритовые преобразователи из феррита Ф-38 излучают акустическую мощность не более 1,5-10 Bт/м , поэтому их целесообразно использовать в процессах, не требующих развитой кавитации, например, для оптимизирующего действия акустических колебаний. [c.42] Вернуться к основной статье