Захлопывание - полость
Cтраница 3
На основании анализа экспериментальных данных механизм действия ультразвуковых колебаний на кристаллическую структуру глуховского каолинита может быть представлен следующим образом. При облучении дисперсий каолинита в режиме кавитации ударные волны, вызываемые захлопыванием кавитацион-ных полостей, разрывают наиболее слабые водородные связи между его структурными элементами. При этом вполне возможна дополнительная гидратация образующейся новой поверхности. [32]
Если уменьшить частоту колебаний, то максимальный размер полости при постоянном значении РА увеличивается, однако общее увеличение потенциальной энергии присоединенной массы жидкости не влияет на величину коэффициента трансформации мощности, так как вследствие подобия решений в соответствующее число раз увеличивается минимальный радиус полости. Кроме того, с уменьшением частоты до 103 с - пульсации пузырька происходят столь медленно, что динамическое давление РЯ РА, а следовательно, нет условий для захлопывания полости, и пузырек, как и при увеличении /, вырождается в пульсирующий. [33]
Диспергирующее действие ультразвука связано с кавитацией - образованием и захлопыванием полостей в жидкости. Захлопывание полостей сопровождается появлением кавитационных ударных волн, которые и разрушают материал. Экспериментально установлено, что дисперсность находится в прямой зависимости от частоты ультразвуковых колебаний. Особенно эффективно ультразвуковое диспергирование, если материал предварительно подвергнут тонкому измельчению. Эмульсии, полученные ультразвуковым методом, отличаются однородностью размеров частиц дисперсной фазы. [34]
 |
Значения параметров ультразвуковых колебаний в воде. [35] |
При распространении интенсивных ультразвуковых колебаний в жидкости наблюдается тесно связанный со звуковым давлением эффект, называемый ультразвуковой кавитацией. Полости, захлопываясь, создают большие местные ударные давления, достигающие сотен атмосфер. При захлопывании кавитацион-ных полостей наблюдаются местное повышение температуры и электрические разряды. Необходимая для возникновения кавитации интенсивность ультразвука зависит от частоты колебаний и природы жидкости. Кавитация наблюдается как при низких, так и при высоких частотах ультразвуковых колебаний. [36]
Уровни спектральных составляющих указывают на то, что пропуски разрыва не так уж редки. Непрерывный белый шум фона может определяться тем, что возникновение и захлопывание кавита-щюнных полостей происходит не точно от периода к периоду в одной фазе волны. Это приводит к конечной ширя-не линий спектра, а при нелинейном взаимодействии компонент спектра - к появлению белого шума ( см. гл. [37]
Действенным методом повышения эффективности воздействия акустических полей на процесс диспергирования является совместное действие полей двух частот. На рис. 3.9. представлена амплитудно-частотная характеристика акустического гомогенизатора, используемого в аппарате для смачивания и диспергирования пигментных материалов. Один из возможных механизмов взаимодействия полей двух частот строится [43] на предположении, что кавитационная эффективность определяется захлопыванием полостей в поле низкой частоты, а действие высокочастотного поля создает дополнительную осцилляцию полостей. [38]
Разрыв химических связей чисто механическим путем нельзя считать неожиданным явлением. На самом деле, энергия связи С-С ничтожно мала по сравнению с энергией, затрачиваемой при самых мягких условиях переработки полимеров. Благодаря тому что энергия, необходимая для перемещения макромолекул, превышает энергию химической связи, механические воздействия приводят к расщеплению отдельных цепных молекул, оказавшихся в зоне случайной концентрации механических напряжений. Подобное действие оказывают ультразвуковые колебания с частотой более 50 кГц интенсивностью 6 - 10 Вт / см. Во время озвучивания растворов полимеров происходит попеременное сжатие и растягивание среды с образованием и захлопыванием паровоздушных полостей ( кавитация), но так как малоподвижные макромолекулы не успевают следовать за колебаниями молекул растворителя, возникают значительные градиенты, скорости и силы трения, приводящие к разрыву полимерных цепей. [39]
Такие полости заполняются парами окружающей жидкости и растворенными в ней газами и мгновенно закрываются. При этом создается давление до 109 - 1010 Па, что в большинстве случаев приводит к разрыву химических связей. Разумеется, что описанные явления имеют место только при распространении в жидкости ультразвуковых волн большой интенсивности в местах разряжения. С кавитацией связано появление в облучаемой жидкой среде и значительных механических напряжений. В результате захлопывания кавита-ционных полостей в фазе сжатия внешней ультразвуковой волны возникают ударные волны с амплитудой, во много раз превышающей амплитуду внешней волны. При резонансе возникающие локальные давления в 105 раз превосходят гидростатические. Такие давления производят большие разрушительные действия. Наконец, в пульсирующих резонансных кавитационных пузырьках в зависимости от природы наполняющего их газа возникают локальные перегревы порядка нескольких тысяч градусов. [40]
Чтобы понять характер изменений в системах, подвергнутых ультразвуковому воздействию, следует отметить, что эти изменения существенны, когда ультразвуковые колебания соответствуют возникновению кавитационного режима. В данном - случае под кавитацией понимают последовательно развивающиеся процессы образования полостей в жидких средах. Такие полости заполняются парами окружающей жидкости и растворенными в ней газами и мгновенно закрываются. При этом создается давление до 109 - 1010 Па, что в большинстве случаев приводит к разрыву химических связей. Разумеется, что описанные явления имеют место только при распространении в жидкости ультразвуковых волн большой интенсивности в местах разряжения. С кавитацией связано появление в облучаемой жидкой среде и значительных механических напряжений. В результате захлопывания кавита-циоиных полостей в фазе сжатия внешней ультразвуковой волны возникают ударные волны с амплитудой, во много раз превышающей амплитуду внешней волны. При резонансе возникающие локальные давления в 105 раз превосходят гидростатические. Такие давления производят большие разрушительные действия. Наконец, в пульсирующих резонансных кавитационных пузырьках в зависимости от природы наполняющего их газа возникают локальные перегревы порядка нескольких тысяч градусов. [41]
Страницы: 1 2 3