Hvað er ultrasonic cavitation?
Þegar þrýstingur hljóðbylgjunnar sem er fjölgað með ultrasonic titringi í vökva nær einu andrúmslofti, getur hámarksþrýstingur ultrasonic bylgju náð lofttæmi eða neikvæðum þrýstingi. Í raun og veru er enginn neikvæður þrýstingur til staðar, þannig að stór kraftur myndast í vökvanum, sem dregur fljótandi sameindirnar í tómar. Þetta hola er mjög nálægt tómarúmi og það rofnar þegar ultrasonic þrýstingur nær hámarks öfugri stefnu. Sterk áhrif sem rofið myndar lendir á óhreinindum á yfirborði hlutarins. Áfallsbylgjufyrirbæri sem myndast við rof á óteljandi litlum hola loftbólum er kallað „cavitation“ fyrirbæri.
Þegar ultrasonic orkan er nógu mikil, þá vaxa pínulítill loftbólur (kavita kjarna) sem eru til í fljótandi vökva, og safna stöðugt hljóðeinangrunarorku undir verkun ultrasonic reitsins. Þegar orkan nær ákveðnum þröskuld hrynur cavitation loftbólur og lokast hratt.
Líftími cavitation loftbólur er um 0. 1 μ s. Þegar þeir hrynja hratt geta þeir losað gríðarlega orku og myndað örþotur með hraðanum um 110 m/s og sterkan höggkraft, sem leiðir til árekstrar þéttleika allt að 1,5 kg/cm2. Á því augnabliki sem hratt hrun er, mynda hola loftbólur á háum hita og þrýstingi (5000k, 1800ATM), með kælingarhraða allt að 109k/s. Cavitationáhrif ómskoðunar auka hraða ólíkra viðbragða, ná einsleitri blöndun milli ólíkra hvarfefna, flýtir fyrir dreifingu hvarfefna og afurða, stuðlar að myndun fastra nýrra áfanga og stjórnar stærð og dreifingu agna.
Viðbótarupplýsingar:
Þegar ómskoðun breiðist út í miðli veldur samspili ómskoðunar og miðilsins eðlisfræðilegum og efnafræðilegum breytingum á miðlinum, sem leiðir til röð vélrænna, hitauppstreymis, rafsegul- og efnafræðilegra ómskoðunaráhrifa, þar með talið eftir eftirfarandi fjórum áhrifum:
1. Vélræn áhrif. Vélrænni verkun ómskoðunar getur stuðlað að fleyti vökva, fljótandi hlaupi og dreifingu fasts. Þegar standandi bylgjur myndast í ultrasonic vökvamiðlum, eru örsmáar agnir svifaðar í vökvaþéttni við hnútana vegna vélrænna krafta og mynda reglubundnar uppsöfnun í geimnum.
Framkallað skautun og segulmögnun af völdum vélrænna verkunar ultrasonic bylgjna við fjölgun í piezoelectric og segulmagnandi efni (sjá dielectric eðlisfræði og segulmagnaðir).
2.. Holitaáhrif. Ultrasonic bylgjur geta myndað mikinn fjölda af litlum loftbólum þegar þær eru notaðar á vökva. Ein ástæðan er sú að staðbundið togálag á sér stað inni í vökvanum og myndar neikvæðan þrýsting. Lækkun þrýstings veldur því að gasið sem upphaflega var leyst upp í vökvanum verður yfirmettað og flýgur úr vökvanum og verður litlar loftbólur.
Önnur ástæða er sú að sterkt togspennu rífur í sundur vökvann í hola, þekktur sem hola. Holið inniheldur fljótandi gufu eða annað gas sem er uppleyst í vökvanum og getur jafnvel verið tómarúm. Litlar loftbólur sem myndast af hola hreyfast stöðugt, vaxa eða springa skyndilega með titringi nærliggjandi miðils.
3. Varmaáhrif. Vegna mikils tíðni og orku ómskoðunar getur það valdið verulegum hitauppstreymi þegar það er frásogað af miðlinum.
4. Efnafræðileg áhrif. Aðgerð ómskoðunar getur stuðlað að eða flýtt fyrir ákveðnum efnafræðilegum viðbrögðum. Til dæmis framleiðir hreint eimað vatn vetnisperoxíð eftir ultrasonic meðferð; Sítrósýran er framleidd eftir ultrasonic meðferð á vatni sem inniheldur köfnunarefnisgas; Vatnslausn litarefnis mun breyta lit eða hverfa eftir ultrasonic meðferð.
