Wprowadzenie do zasady atomizacji ultradźwiękowej

Zainstaluj piezoelektryczny arkusz ceramiczny (powszechnie znany jako ultradźwiękowy arkusz rozpylający) na dnie pojemnika na wodę, a obwód sterowania napędem generuje napięcie napędowe, które jest zgodne z częstotliwością rezonansową arkusza rozpylającego i nakłada je na arkusz rozpylający, a arkusz rozpylający wygeneruje energię oscylacji. Oscylująca energia rozchodzi się w wodzie wzdłuż kierunku prostopadłego do powierzchni arkusza rozpylającego. W przypadku odpowiedniej głębokości wody powierzchnia wody na osi propagacji energii koncentruje słup wody, a duża liczba drobnych fal rozciągających koncentruje się na przednim końcu słupa wody, co powoduje wzrost powierzchni wody. Napięcie powierzchniowe wody jest znacznie zmniejszone, a powierzchnia wody jest podzielona na wiele małych obszarów przez długość fali napięcia powierzchniowego. zasada.

Atomizacja ultradźwiękowa to proces wykorzystywania energii ultradźwiękowej do tworzenia drobnych kropelek cieczy.

Istnieją dwa sposoby, w jakie ultradźwięki mogą rozpylać ciecze:

1. Cienka warstwa cieczy na wibrującej powierzchni wzbudza falę grawitacji kapilarnej pod wibracjami ultradźwiękowymi.

2. Metoda atomizacji polega na tym, że fontanna ultradźwiękowa tworzy mgłę.

metoda pierwsza

Istnieją dwa teoretyczne wyjaśnienia tej zasady. Są to odpowiednio teoria mikrofal uderzeniowych i teoria fal napięcia powierzchniowego.

Z jednej strony teoria mikrowstrząsów wyjaśnia, że efekt kawitacji fal ultradźwiękowych w ośrodku ciekłym prowadzi do generowania fal mikrowstrząsowych, a tym samym zjawiska atomizacji. Teoria ta uważa, że efekt kawitacji jest bezpośrednią przyczyną atomizacji cieczy. Kiedy pęcherzyk kawitacyjny zapada się, oprócz generowania ciepła i promieniowania świetlnego, reszta jest wypromieniowywana w postaci mikro fali uderzeniowej. Gdy mikro fala uderzeniowa osiągnie określoną intensywność, spowoduje atomizację cieczy Gdy mikro fala uderzeniowa osiągnie określoną intensywność, powoduje atomizację cieczy.

Z drugiej strony teoria napięcia powierzchniowego uważa, że generowanie kropelek jest spowodowane niestabilnością ciekłej fali powierzchniowej, która powoduje atomizację cieczy. Pod wpływem siły prostopadłej do fali napięcia powierzchniowego, gdy amplituda wibrującej powierzchni osiągnie pewną wartość, kropla wyleci z grzebienia fali, tworząc atomizację. Teoria ta utrzymuje, że fala napięcia powierzchniowego wytwarza kropelki na swoim grzbiecie, których rozmiar kropli jest proporcjonalny do długości fali.

Metoda 2

Atomizacja fontannowa, która jest powszechną formą, wykorzystuje płytki piezoelektryczne jako przetworniki do generowania fal ultradźwiękowych w zakresie megaherców. Zwykle mechanizm powstawania atomizacji fontanny jest następujący. Gdy częstotliwość ultradźwiękowa przetwornika ultradźwiękowego wynosi megaherc, kierunkowość fali ultradźwiękowej i jej pola kawitacyjnego jest bardzo dobra, więc roztwór w kontakcie z nim zostanie rozpylony, tworząc "fontannę ultradźwiękową" .

Duża liczba aerozoli jest wytwarzana w tym samym czasie, w którym produkowana jest fontanna ultradźwiękowa. Wśród nich "fontannę ultradźwiękową" można uznać za skierowane w górę ultradźwiękowe pole kawitacyjne, które posiada jednokierunkową siłę promieniowania i symetryczny wirujący przepływ dźwięku. W tym polu kawitacji rozkład pęcherzyków kawitacyjnych jest bardzo różny. Gdy ciecze, takie jak woda, są kawitowane, ze względu na wpływ ciśnienia promieniowania akustycznego, ze względu na gęstość pęcherzyków kawitacyjnych, ze względu na fizyczny efekt siły promieniowania ultradźwiękowego i strumienia klastra, skoncentrowany efekt termiczny i efekt mechaniczny dużej liczby pęcherzyków kawitacyjnych są bardziej widoczne z przodu fontanny. , gęstość energii akustycznej jest również znacznie poprawiona wzdłuż kierunku strumienia dzięki ultradźwiękowemu swobodnemu strumieniowi i strumieniowi pęczkowemu.

W fontannie ultradźwiękowej zapadanie się dużej liczby pęcherzyków kawitacyjnych, wysokotemperaturowy strumień akustyczny i wysokociśnieniowa fala uderzeniowa podczas pękania są głównymi mechanizmami fontanny ultradźwiękowej. A inne mechaniczne efekty mieszania, efekty termiczne itp. również istnieją w tym samym czasie. Nawilżacze ultradźwiękowe zaprojektowane przy użyciu tej zasady są często używane jako urządzenia nawilżające w pomieszczeniach. Może nawilżać sale komputerowe i warsztaty przędzenia wełny, aby usunąć elektryczność statyczną ze sprzętu; dodaj leki do sterylizacji i dezynfekcji w pomieszczeniach, wykonuj piękno twarzy i kształtuj bonsai.