Analyse von zwei verschiedenen Wirkungsmerkmalen, die vom Ultraschallhomogenisator verwendet werden

Der Ultraschallhomogenisator nutzt die Kavitation und andere physikalische Effekte von Ultraschallwellen in der Flüssigkeit, um den Homogenisierungseffekt zu erzielen. Ultraschall ist ein Ausbreitungsprozess mechanischer Schwingungen in einem Medium. Es hat die Eigenschaften Bündelung, Orientierung, Reflexion und Transmission. Es erzeugt hauptsächlich zwei Schwingungsformen im Medium, nämlich Transversalwellen und Longitudinalwellen. Ersteres kann nur in Feststoffen erzeugt werden, und letzteres kann in Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen erzeugt werden.

Kavitation bedeutet, dass die Flüssigkeit unter Einwirkung von Ultraschallwellen an den schwächeren Stellen Hohlräume oder kleine Bläschen erzeugt und die kleinen Bläschen mit den Ultraschallwellen pulsieren. Ultraschallkavitation erzeugt auch eine starke mechanische Wirkung, die einen schnellen Strahl oder akustischen Stoß nahe der festen Grenzfläche erzeugt und eine starke Stoßwelle in der Flüssigkeit erzeugt. Der physikalische Effekt bedeutet, dass Ultraschallwellen eine effektive Bewegung bilden und in der Flüssigkeit fließen können, um die Struktur des Mediums zu zerstören und die Partikel in der Flüssigkeit zu zertrümmern, hauptsächlich aufgrund der Kollision zwischen den Flüssigkeiten, dem Mikrophasenfluss und der Stoßwelle.

Theoretisch würde eine platzende Kavitationsblase Drücke über 10,000 psi und Temperaturen von 20,000 Grad F (11,000 Grad) erzeugen, und die Schockwelle würde schnell ausstrahlen nach außen, sobald es platzt. Die von einer einzelnen Kavitationsblase freigesetzte Energie ist sehr gering, aber jede Sekunde platzen gleichzeitig Millionen von Kavitationsblasen. Der kumulative Effekt ist sehr stark und die starke Aufprallkraft löst den Schmutz auf der Oberfläche des Werkstücks ab. , die für jede Ultraschallreinigung charakteristisch ist.

Wenn die Ultraschallenergie groß genug ist, tritt überall in der Reinigungsflüssigkeit Kavitation auf, sodass Ultraschallwellen winzige Risse und Löcher effektiv reinigen können. Kavitation fördert auch chemische Reaktionen und beschleunigt die Auflösung des Oberflächenfilms. Allerdings tritt in diesem Bereich nur dann Kavitation auf, wenn der Flüssigkeitsdruck in einem bestimmten Bereich niedriger ist als der Gasdruck in der Blase, sodass diese Bedingung erfüllt werden kann, wenn die vom Wandler erzeugte Ultraschallamplitude groß genug ist. Die geringe Leistung, die zur Erzeugung von Kavitation erforderlich ist, wird als kritischer Punkt der Kavitation bezeichnet. Unterschiedliche Flüssigkeiten haben unterschiedliche kritische Kavitationspunkte, daher muss die Ultraschallenergie diesen kritischen Punkt überschreiten, um die Reinigungswirkung zu erzielen. Das heißt, erst wenn die Energie den kritischen Punkt überschreitet, können Kavitationsblasen für die Ultraschallreinigung erzeugt werden.