Ultraheli homogenisaatori kasutatud kahe erineva toimekarakteristiku analüüs

Ultraheli homogenisaator kasutab homogeniseerimisefekti saavutamiseks vedelikus kavitatsiooni ja muid ultrahelilainete füüsilisi mõjusid. Ultraheli on mehaanilise vibratsiooni levimisprotsess keskkonnas. Sellel on kimbumise, orientatsiooni, peegelduse ja edastamise omadused. See tekitab keskkonnas peamiselt kahte vibratsioonivormi, nimelt põiklaineid ja pikisuunalisi laineid. Esimest saab tekitada ainult tahketes ainetes ja teist tahkes, vedelikus ja gaasis.

Kavitatsioon tähendab seda, et ultrahelilainete toimel tekitab vedelik nõrgematesse kohtadesse õõnsusi või väikseid mullikesi ning väikesed mullid pulseerivad koos ultrahelilainetega. Ultraheli kavitatsioon tekitab ka tugeva mehaanilise toime, mis tekitab tahke liidese lähedal kiire joa või akustilise tormi, tekitades vedelikus võimsa lööklaine. Füüsiline efekt tähendab, et ultrahelilained võivad tekitada vedelikus tõhusat segamist ja voolamist, et hävitada keskkonna struktuur ja purustada vedelikus olevad osakesed, peamiselt vedelike kokkupõrke, mikrofaasivoolu ja lööklaine tõttu.

Teoreetiliselt tekitaks lõhkev kavitatsioonimull rõhku üle 10,000 psi ja temperatuuri 20,000 kraadi F (11,000 kraadi) ning lööklaine kiirgaks kiiresti väljapoole hetkel, kui see lõhkes. Ühest kavitatsioonimullist vabanev energia on väga väike, kuid igal sekundil lõhkevad miljonid kavitatsioonimullid. Kumulatiivne efekt on väga tugev ja tugev löögijõud koorib töödeldava detaili pinnalt mustuse. , mis on iseloomulik kogu ultraheli puhastamisele.

Kui ultraheli energia on piisavalt suur, tekib puhastusvedelikus kõikjal kavitatsioon, nii et ultrahelilained saavad tõhusalt puhastada pisikesi pragusid ja auke. Kavitatsioon soodustab ka keemilisi reaktsioone ja kiirendab pinnakihi lahustumist. Kuid ainult siis, kui vedeliku rõhk teatud piirkonnas on madalam kui gaasi rõhk mullis, tekib selles piirkonnas kavitatsioon, nii et see tingimus on täidetud, kui muunduri tekitatud ultraheli amplituud on piisavalt suur. Kavitatsiooni tekitamiseks vajalikku väikest võimsust nimetatakse kavitatsiooni kriitiliseks punktiks. Erinevatel vedelikel on erinevad kavitatsiooni kriitilised punktid, seega peab ultraheli energia puhastusefekti saavutamiseks ületama selle kriitilise punkti. See tähendab, et ainult siis, kui energia ületab kriitilise punkti, võivad ultraheli puhastamiseks tekkida kavitatsioonimullid.