В этом случае под
действием ультразвука происходит более легкое перемещение ато-
мов из одного устойчивого состояния в другое благодаря образо-
ванию кавитационных пузырьков. При этом необходимо учитывать
влияние вторичных эффектов акустических потоков, повышение
температуры, акустического давления, вызывающих турбулентное
перемещение и разрушение пограничного слоя между жидкой и
твердой фазой при ускорении диффузии на границе жидкость -
твердое тело.
5.3.2.7. Д е г а з а ц и о н н ы й э ф ф е к т.
Под действием ультразвука растворенный газ сначала выде-
ляется в виде пузырьков в зонах разряжения ультразвуковых
волн, после этого пузырьки соединяются и при достижении доста-
точно большого размера всплывают на поверхность. Эффект можно
обьяснить следующим образом, при воздействии ультразвука в
расплаве возникает кавитация: в образованные кавитационные
пустоты проникает ратворенный газ. При захлопывании кавитаци-
онных пузырей этот газ не успевает снова раствориться в метал-
ле и образует газовые пузырьки. Зародыши газовых пузырьков об-
разуются и в полупериод разряжения при распространении упругих
ультразвуковых колебаний в расплаве, т.к. при уменьшении дав-
ления растворимость газов уменьшается. После этого газовые пу-
зырьки под влияниемельных движений коанулируют и, достигая оп-
ределенных размеров, всплывают. Ускорение диффузии под
действием ультразвука тоже может способствовать нарастанию га-
зовых пузырьков.
5.3.3. Ультразвуковой капиллярный эффект (открытие N109).
Явление капиллярности заключается в том, что при помеще-
нии в жидкость капилляра, смачиваемого жидкостью, в нем под
действием сил поверхностного натяжения происходит подьем жид-
кости на некоторую высоту. Если жидкость в капилляре совершает
колебания под влиянием источника ультразвука, то капиллярный
эффект резко возрастает, высота столба жидкости увеличивается
в несколько десятков раз, значительно во и скорость подьема.
Экспериментально доказано, что в этом случае жидкость
толкает вверх не радиационное давление и капилярные силы, а
стоячие ультразвуковые волны. Ультразвук снова и снова как бы
сжимает столб жидкости и поднимает его вверх. Открытый эффект
уже очень хорошо используется в промышленности, например, при
пропитке изоляционными составами обмоток электродвигателей,
окраске тканей, в теплвых трубах и т.п.
А.с. 437 568: Способ попитки капиллярных пористых тел
жидкостями и расплавами, например, полимерным связующим, с
применением ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что с
целью интенсификации процессов пропитки ультразвуковые колеба-
ния сообщают пропитываемому телу.
5.3.4. Трудно перечислить все эффекты, возникающие в ре-
зультате воздействия ультразвука на вещество, поэтому кратко
перечислим основные области прменения ультразвука и приведем в
заключение несколько интересных изобретений, показывающих ши-
рокие возможности использования ультразвука в изобретательст-
ве.
Твердые вещества
----------------
- размерная обработка сверхтвердых и хрупких материалов
(сверление отверстий сложной формы, шлифование, полирование,
наклеп, волочение проволоки, прокатка фольги и т.д.)
- лужение и паяние металлов, керамики, стекла и т.п.
- сварка металлов и полимеров.
А.с. 505 540: Способ сварки трением встык разнородных ме-
таллов при котором осуществляют вращение одной заготовки, кро-
ковку стыка и обжатие его при помощи осадочной матрицы, наде-
той на неподвижную заготовку, отличающийся тем, что с целью
повышения стабильности качества сварного шва и стойкости мат-
рицы, проковку и обжатие стыка производят с наложением на оса-
дочную матрицу поперечных звуковых колебаний с пучностью нап-
ряжений в очаге деформации при с менее окружной скорости
вращающейся заготовки.
Жидкости (кавитирующие)
- очистка деталей от жировых и других загрязнений
А.с. 120 613: Устройство для автоматической очистки дета-
лей, например, сеток радиоламп посредством промывочной жидкос-
ти, включающие промывочную ванну, транспортер, укладочное и
разгрузочное приспособление, отличающееся тем, что с целью по-
вышения качества очистки, в промывочной ванне установлены уль-
тразвуковые излучатели с концентраторами ультразвуковой энер-
гии, служащие для создания фонтанов промывочной жидкости,
омывающих сетки, перемещаемые над промывочной ванной.
- диспергирование твердых порошкообразных материалов в
жидкостях, эмульгирование несмешивающихся жидкостей.
А.с. 517 294: Способ получения жирового концентрата,
включающий смешивание жира с белковым стабилизатором и высуши-
вание, отличающийся тем, что с целью длительного хранения вы-
сококилотных жиров, а также удешивления способа, жир перед
смешиванием нейтрализуют в присутствии катализатора, смесь жи-
ра со стабилизатором эмульгируют с помощью ультразвука в тече-
нии 10-15 минут, а в качестве стабилизатора используют дунст.
- получение аэрозолей.
- полимиризация или деструкция высокомолекулярных соеди-
нений, ускорение массообразных и химических процессов.
- разрушение биологических обьектов (микроорганизмов).
Действие ультразвука на жидкость базируется на использо-
вании вторичных эффектов кавитации - высоких локальных давле-
ний и температуры, образующихся при схлопывании кавитационных
пузырьков.
Г а з ы
- сушка сыпучих, пористых и других материалов.
- очистка газов от твердых частиц и аэрозолей.
5.3.5. Акустомагнетоэлектрический эффект.
Звук способен сортировать не только яблоки, но и электро-
ны. Если поперек направления распространения звука в проводя-
щей среде наложить магнитное поле, то электроны, которые увле-
каются звуком, будут отклоняться в этом поле, что приведет к
возникновению поперечного тока или, если образец "разомкнуть"
в поперечном направлении, электродвижущей силы (ЭДС). Но маг-
нитное поле в соответствии с законом Лоренца отклоняет элект-
роны разных скоростей по разному, поэтому величина и даже знак
ЭДС показывают, какие электроны увлекаются звуком, то есть ко-
ковы свойства электронного газа в данной среде. В каждом ве-
ществе звук увлкает за собой группу электронов характерных
именно для дпнного вещества. Если звук проходит через границу
двух веществ, то одни электроны должны смениться другими, нап-
ример, более "холодные", более "горячими". При этом от границы
будет тепло, а сама граница охлаждаться. Данный эффект похож
на известный эффект Пельтье (см.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72
действием ультразвука происходит более легкое перемещение ато-
мов из одного устойчивого состояния в другое благодаря образо-
ванию кавитационных пузырьков. При этом необходимо учитывать
влияние вторичных эффектов акустических потоков, повышение
температуры, акустического давления, вызывающих турбулентное
перемещение и разрушение пограничного слоя между жидкой и
твердой фазой при ускорении диффузии на границе жидкость -
твердое тело.
5.3.2.7. Д е г а з а ц и о н н ы й э ф ф е к т.
Под действием ультразвука растворенный газ сначала выде-
ляется в виде пузырьков в зонах разряжения ультразвуковых
волн, после этого пузырьки соединяются и при достижении доста-
точно большого размера всплывают на поверхность. Эффект можно
обьяснить следующим образом, при воздействии ультразвука в
расплаве возникает кавитация: в образованные кавитационные
пустоты проникает ратворенный газ. При захлопывании кавитаци-
онных пузырей этот газ не успевает снова раствориться в метал-
ле и образует газовые пузырьки. Зародыши газовых пузырьков об-
разуются и в полупериод разряжения при распространении упругих
ультразвуковых колебаний в расплаве, т.к. при уменьшении дав-
ления растворимость газов уменьшается. После этого газовые пу-
зырьки под влияниемельных движений коанулируют и, достигая оп-
ределенных размеров, всплывают. Ускорение диффузии под
действием ультразвука тоже может способствовать нарастанию га-
зовых пузырьков.
5.3.3. Ультразвуковой капиллярный эффект (открытие N109).
Явление капиллярности заключается в том, что при помеще-
нии в жидкость капилляра, смачиваемого жидкостью, в нем под
действием сил поверхностного натяжения происходит подьем жид-
кости на некоторую высоту. Если жидкость в капилляре совершает
колебания под влиянием источника ультразвука, то капиллярный
эффект резко возрастает, высота столба жидкости увеличивается
в несколько десятков раз, значительно во и скорость подьема.
Экспериментально доказано, что в этом случае жидкость
толкает вверх не радиационное давление и капилярные силы, а
стоячие ультразвуковые волны. Ультразвук снова и снова как бы
сжимает столб жидкости и поднимает его вверх. Открытый эффект
уже очень хорошо используется в промышленности, например, при
пропитке изоляционными составами обмоток электродвигателей,
окраске тканей, в теплвых трубах и т.п.
А.с. 437 568: Способ попитки капиллярных пористых тел
жидкостями и расплавами, например, полимерным связующим, с
применением ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что с
целью интенсификации процессов пропитки ультразвуковые колеба-
ния сообщают пропитываемому телу.
5.3.4. Трудно перечислить все эффекты, возникающие в ре-
зультате воздействия ультразвука на вещество, поэтому кратко
перечислим основные области прменения ультразвука и приведем в
заключение несколько интересных изобретений, показывающих ши-
рокие возможности использования ультразвука в изобретательст-
ве.
Твердые вещества
----------------
- размерная обработка сверхтвердых и хрупких материалов
(сверление отверстий сложной формы, шлифование, полирование,
наклеп, волочение проволоки, прокатка фольги и т.д.)
- лужение и паяние металлов, керамики, стекла и т.п.
- сварка металлов и полимеров.
А.с. 505 540: Способ сварки трением встык разнородных ме-
таллов при котором осуществляют вращение одной заготовки, кро-
ковку стыка и обжатие его при помощи осадочной матрицы, наде-
той на неподвижную заготовку, отличающийся тем, что с целью
повышения стабильности качества сварного шва и стойкости мат-
рицы, проковку и обжатие стыка производят с наложением на оса-
дочную матрицу поперечных звуковых колебаний с пучностью нап-
ряжений в очаге деформации при с менее окружной скорости
вращающейся заготовки.
Жидкости (кавитирующие)
- очистка деталей от жировых и других загрязнений
А.с. 120 613: Устройство для автоматической очистки дета-
лей, например, сеток радиоламп посредством промывочной жидкос-
ти, включающие промывочную ванну, транспортер, укладочное и
разгрузочное приспособление, отличающееся тем, что с целью по-
вышения качества очистки, в промывочной ванне установлены уль-
тразвуковые излучатели с концентраторами ультразвуковой энер-
гии, служащие для создания фонтанов промывочной жидкости,
омывающих сетки, перемещаемые над промывочной ванной.
- диспергирование твердых порошкообразных материалов в
жидкостях, эмульгирование несмешивающихся жидкостей.
А.с. 517 294: Способ получения жирового концентрата,
включающий смешивание жира с белковым стабилизатором и высуши-
вание, отличающийся тем, что с целью длительного хранения вы-
сококилотных жиров, а также удешивления способа, жир перед
смешиванием нейтрализуют в присутствии катализатора, смесь жи-
ра со стабилизатором эмульгируют с помощью ультразвука в тече-
нии 10-15 минут, а в качестве стабилизатора используют дунст.
- получение аэрозолей.
- полимиризация или деструкция высокомолекулярных соеди-
нений, ускорение массообразных и химических процессов.
- разрушение биологических обьектов (микроорганизмов).
Действие ультразвука на жидкость базируется на использо-
вании вторичных эффектов кавитации - высоких локальных давле-
ний и температуры, образующихся при схлопывании кавитационных
пузырьков.
Г а з ы
- сушка сыпучих, пористых и других материалов.
- очистка газов от твердых частиц и аэрозолей.
5.3.5. Акустомагнетоэлектрический эффект.
Звук способен сортировать не только яблоки, но и электро-
ны. Если поперек направления распространения звука в проводя-
щей среде наложить магнитное поле, то электроны, которые увле-
каются звуком, будут отклоняться в этом поле, что приведет к
возникновению поперечного тока или, если образец "разомкнуть"
в поперечном направлении, электродвижущей силы (ЭДС). Но маг-
нитное поле в соответствии с законом Лоренца отклоняет элект-
роны разных скоростей по разному, поэтому величина и даже знак
ЭДС показывают, какие электроны увлекаются звуком, то есть ко-
ковы свойства электронного газа в данной среде. В каждом ве-
ществе звук увлкает за собой группу электронов характерных
именно для дпнного вещества. Если звук проходит через границу
двух веществ, то одни электроны должны смениться другими, нап-
ример, более "холодные", более "горячими". При этом от границы
будет тепло, а сама граница охлаждаться. Данный эффект похож
на известный эффект Пельтье (см.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72