超聲波清洗機的原理|儀器結構及應用

超聲波空化作用是指存在於液體中的微氣核空化泡)在聲波的作用下振動，當聲壓達到一定值時發生的生長和崩潰的動力學過程。空化作用一般包括3個階段：空化泡的形成、長大和劇烈的崩潰。當盛滿液體的容器當通入超聲波後，由於液體振動而產生數以萬計的微小氣泡，即空化泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負壓區生長，而在正壓區迅速閉合，從而在交替正負壓強下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，會產生巨大的瞬時壓力，一般可高達幾十兆帕至上百兆帕。Suslick等人測得：空化可使氣相反應區的溫度達到5 200 K左右，液相反應區的有效溫度達到1 900 K左右，局部壓力在5．O5×10 kPa，溫度變化率高達10。K／s，並伴有強烈的衝擊波和時速達400 km 的微射流。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在液體中的固體表麵受到急劇的破壞。通常將超聲波空化分為穩態空化和瞬間空化2種類型：穩態空化是指在聲強較低(一般小於10 w／cm )時產生的空化泡，其大小在其平衡尺寸附近振蕩，生成周期達數個循環。當擴大到使其自身共振頻率與聲波頻率相等時，發生聲場與氣泡的*大能量耦合，產生明顯的空化作用。瞬態空化則是指在較大的聲強(一般大於1O w／cm )作用下產生的生存周期較短的空化泡(大都發生在1個聲波周期內)。

一、超聲波清洗工作是由位於清洗工件表麵或附近的空化氣泡來完成的，超聲空化作用主要表現如下幾個方麵：

（1）存在於液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡將迅速變大，然後迅速閉合，在氣泡閉合時產生衝擊波能在其周圍產生上千個大氣壓的壓力，破壞不溶性汙物而使它們分散在清洗液中。

（2）蒸汽型空化對汙物層的直接反複衝擊，一方麵破壞汙物與清洗件表麵的吸附，另一方麵也會引起汙物層的疲勞破壞而與清洗件表麵脫離。

（3）氣體型氣泡的振動對固體表麵進行擦洗，汙物一旦有縫可鑽，氣泡就可以“鑽入”裂縫中作振動，使汙層脫落。

（4）對於有油汙包裹住的固體粒子，由於超聲空化的作用，兩種液體在界麵迅速分離而乳化，固體粒子即行脫落。

（5）超聲空化在固體和液體界麵上所產生的高速微射流能夠除去或削落邊界汙層，增加攪拌作用，加快可溶性汙物的溶解，強化化學清洗的清洗作用。

二、超聲波清洗的特點：

（1）超聲波清洗的特點是速度快、質量高、易於實現自動化，它特彆用於表麵形狀複雜的工件。如對精密工件上的空穴、狹縫、凹槽、微孔、暗洞等處，通常的洗刷方法難以見效，使用超聲清洗卻可以達到良好的效果。

（2）超聲波清洗的另一個特點是對質地較硬、聲反射強的材料清洗效果較好（如金屬、玻璃、陶瓷、塑料）。

（3） 清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致。

（4） 清洗速度快，提高生產效率，不須人手接觸清洗液，**可靠。

（5）對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗乾淨。

（6）對工件表麵無損傷，節省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

超聲波的廣泛的運用於各個領域就是應用了其空化作用以及其空化伴隨著機械效應、熱效應、化學效應、生物效應等等，機械效應和化學效應的應用，前者主要表現在非均相反應界麵的增大；後者主要是由於空化過程中產生的高溫高壓使得高分子分解、化學鍵斷裂和產生自由基等。利用機械效應的過程包括吸附、結晶、電化學、非均相化學反應、過濾以及超聲清洗等，利用化學效應的過程主要包括有機物降解、高分子化學反應以及其他自由基反應。超聲波清洗機的原理|儀器結構及應用

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