românesc
Vizualizări: 70 Autor: Editor site Ora publicării: 2019-08-15 Origine: Site
Atunci când energia ultrasonică acționează asupra mediului, va provoca vibrații fine și de mare viteză a particulelor și va produce modificări ale cantităților mecanice, cum ar fi viteza, accelerația, presiunea sonoră și intensitatea sunetului, provocând astfel efecte mecanice. Ultrasunetele sunt o formă de transmitere a energiei mecanice, care este legată de procesul undelor și produce un efect liniar de vibrație. Când unda ultrasonică se propagă în mediu, amplitudinea deplasării particulei este foarte mică, dar accelerația particulei cauzată de ultrasunete este foarte mare.
Dacă unda ultrasonică de 20 kHz și 1 W/cm 2 se propagă în apă, amplitudinea presiunii sonore produsă este de 173 kPa, ceea ce înseamnă că amplitudinea presiunii sonore variază de 20.000 de ori între pozitiv și negativ 173 kPa pe secundă. Accelerația maximă a particulelor ajunge la 1440 km/s 2, adică de aproximativ 1.500 de ori accelerația gravitațională. Astfel, mișcarea mecanică intensă și cu schimbare rapidă este ultrasunetele de putere. Efect de vibrație mecanică.
Atunci când mediul ultrasonic nu este un mediu stratificat omogen (cum ar fi țesutul biologic, corpul uman etc.), impedanța acustică diferită a fiecărui strat va cauza reflectarea și formarea undei staționare. Burta și nodul valului staționar vor provoca schimbarea presiunii, tensiunii și accelerației. Deoarece masa diferitelor particule medii (de exemplu, moleculele biologice) este diferită, viteza de vibrație cauzată de schimbarea presiunii este diferită. Modificarea presiunii cauzată de mișcarea relativă a particulelor medii este un alt motiv pentru efectul mecanic ultrasonic. Efectele mecanice ale ultrasunetelor trebuie utilizate pentru prelucrare (găurire, tăiere, compactare, întărire a suprafeței, sudură, curățare, lustruire și îndepărtarea peliculelor nedorite și murdăriei etc.) și pentru accelerarea altor procese precum dispersia, omogenizarea, emulsionarea, zdrobirea și sterilizarea.
Acțiunea mecanică a ultrasunetelor a fost utilizată pe scară largă în producție. Iată câteva exemple:
Vibrația cu ultrasunete de înaltă frecvență și presiunea radiației pot forma agitație și flux eficient în gaz și lichid. Jetul puternic și micro-spălarea locală produse de vibrația bulelor de cavitație pe suprafața solidă pot reduce în mod semnificativ tensiunea superficială și frecarea lichidului și pot distruge stratul limită al interfeței solid-lichid, obținând astfel efectul pe care agitația mecanică obișnuită de joasă frecvență nu îl poate obține. Această funcție este baza fizică a penetrării medicamentelor, cosmeticele care ghidează pielea, degazarea cu ultrasunete, amestecarea și rafinamentul produselor alimentare și cosmetice.
Prin utilizarea presiunii și a efectelor de temperatură ridicată ale vibrațiilor ultrasonice și cavitației, două tipuri de lichide, două tipuri de solide sau interfața lichid-solid, lichid-gaz au loc penetrarea moleculei, formând noi proprietăți ale materialelor. Sudarea cu ultrasunete a metalelor sau materialelor plastice, emulsionarea cu ultrasunete, curățarea și atomizarea pot fi clasificate ca atare.
Unda de șoc locală produsă după închiderea bulelor de cavitație poate zdrobi particulele din lichid și le poate rafina; uniformizează cristalizarea; dispersați picăturile mari și neuniforme de emulsie în agenți uniformi mici (cum ar fi agenți de contrast medical, agenți pentru tratamentul cancerului etc.); și chiar includ rolul de ablație a trombilor.
Vibrația cu ultrasunete poate face ca particulele suspendate să se miște cu viteze diferite în mediile gazoase și lichide, să mărească șansa de coliziune sau să folosească unda staționară pentru a le face să tindă spre burta undei, astfel apare condensul. Colectarea prafului în coș și precipitațiile artificiale pot face parte din această categorie.
Datorită accelerației mari a vibrațiilor ultrasonice și a coroziunii acustice a cavitației, poate fi efectuată prelucrarea specială de precizie a materialelor dure și fragile (pietre prețioase, ceramică, sticlă, magneți etc.).
Pulsul ultrasonic de înaltă intensitate poate fi folosit pentru a zdrobi rinichii și calculii biliari fără a deteriora țesuturile moi.
