Tecnologia de processamento ultrassônico

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Quando a energia ultrassônica atua no meio, causa vibrações finas e de alta velocidade e produz alterações nas quantidades mecânicas como velocidade, aceleração, pressão sonora e intensidade sonora, causando efeitos mecânicos. O ultrassom é uma forma de transmissão de energia mecânica, relacionada ao processo de ondas e produz um efeito linear de vibração. Quando a onda ultrassônica se propaga no meio, a amplitude de deslocamento da partícula é muito pequena, mas a aceleração da partícula causada pelo ultrassom é muito grande.

Se 20 kHz e 1W / cm²Quando a onda ultrassônica se propaga na água, a amplitude da pressão sonora produzida é de 173 kPa, o que significa que a amplitude da pressão sonora varia 20.000 vezes entre 173 kPa positivo e negativo por segundo. A aceleração máxima de partículas atinge 1440 km / s², que é cerca de 1.500 vezes a aceleração gravitacional. Assim, o movimento mecânico intenso e rápido de mudança é o ultrassom de potência. Efeito de vibração mecânica.

Quando o meio ultrassônico não é um meio em camadas homogêneo (como tecido biológico, corpo humano etc.), as diferentes impedâncias acústicas de cada camada causam a reflexão e a formação de ondas estacionárias. A barriga e o nó da onda parada causarão a mudança de pressão, tensão e aceleração. Como a massa de diferentes partículas médias (por exemplo, moléculas biológicas) é diferente, a velocidade de vibração causada pela mudança de pressão é diferente. A mudança de pressão causada pelo movimento relativo de partículas médias é outra razão para o efeito mecânico ultrassônico. Os efeitos mecânicos do ultrassom devem ser utilizados no processamento (perfuração, corte, compactação, fortalecimento da superfície, soldagem, limpeza, polimento e remoção de filmes e sujeira indesejáveis ​​etc.) e na aceleração de outros processos, como dispersão, homogeneização, emulsificação, britagem e esterilização.

A ação mecânica do ultrassom tem sido amplamente utilizada na produção. aqui estão alguns exemplos:

Agitação mecânica

A vibração ultrassônica de alta frequência e a pressão de radiação podem formar uma agitação e fluxo eficazes em gás e líquido. O jato forte e a micro-lavagem local produzida pela vibração da bolha de cavitação na superfície sólida podem reduzir significativamente a tensão superficial e o atrito do líquido e destruir a camada limite da interface sólido-líquido, atingindo o efeito que a baixa frequência comum agitação mecânica não pode alcançar. Essa função é a base física da penetração de medicamentos, da pele que guia os cosméticos, da desgaseificação ultrassônica, da mistura e refinamento de alimentos e cosméticos.

Difusão mútua

Ao usar os efeitos de pressão e alta temperatura da vibração e cavitação ultrassônica, dois tipos de líquidos, dois tipos de sólidos, ou interface líquido-sólido, líquido-gás, ocorrem penetração da molécula, formando novas propriedades do material. Soldagem ultra-sônica de metais ou plásticos, emulsificação ultra-sônica, limpeza e atomização podem ser classificados como tal.

Homogeneização

A onda de choque local produzida após o fechamento das bolhas de cavitação pode esmagar as partículas no líquido e refiná-las; uniformizar a cristalização; dispersar as gotículas grandes e irregulares de emulsão em pequenos agentes uniformes (como agentes de contraste médico, agentes de tratamento de câncer, etc.); e até incluir o papel da ablação por trombo.

Coesão

A vibração ultrassônica pode fazer com que as partículas suspensas se movam em velocidades diferentes em meios gasosos e líquidos, aumentar a chance de colisão ou usar ondas estacionárias para fazê-las tender ao ventre da onda, assim ocorre a condensação. A coleta de poeira no conduto e na precipitação artificial pode pertencer a esta categoria.

Corte Mecânico

Devido à alta aceleração da vibração ultrassônica e à corrosão acústica da cavitação, a usinagem de precisão especial de materiais duros e quebradiços (pedras preciosas, cerâmica, vidro, ímãs, etc.) pode ser realizada.

Cominuição

O pulso ultrassônico de alta intensidade pode ser usado para esmagar rins e cálculos biliares sem danificar os tecidos moles.