Кавитация

КавитацияУльтразвуковые волны высокой интенсивности приводят к возникновению кавитации в жидкости. Кавитация вызывает локальные экстремальные эффекты, такие, как струи со скоростью до 1000 км/час, давление до 2000 атм и температура до 5000 К.

Происхождение

При ультразвуковой обработке жидкости с высокой интенсивностью звуковые волны распространяются в воде и приводят к образованию циклов высокого давления (компрессия) и низкого давления (разряжение) со скоростью, зависящей от частоты. Во время цикла низкого давления высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают пузырьки небольшого объема или пустоты в жидкости. Когда пузырьки дорастают до размеров, при которых они больше не могут поглощать энергию, они быстро лопаются во время цикла высокого давления. Это явление называют кавитацией. Во время обработки локально возникают участки с очень высокой температурой (примерно 5000 К) и давлением (примерно 2000 атм). Распространение пузырьков кавитации также приводит к образованию жидких струй внутри жидкости со скоростью до 280 м/с.

Видео

Видео (загрузить, 1.69MB, MPEG1-Codec) слева показывает волновод в стеклянной трубке, заполненной водой. Высокая амплитуда, генерируемая UIP2000hd, вызывает кавитацию пузырьков. Красная подсветка, идущая со дна, делает пузырьки видимыми. Актуальный диаметр трубки составляет примерно 150 мм. Установка внутри проточной емкости аналогична тому, что показано на видео. Проникновение кавитации в жидкость хорошо видно визуально. Для загрузки видео нажмите на картинку справа.

Применение

Эффекты могут быть использованы для проведения различных процессов в жидкости, например, для перемешивания, дезагломерации, размола и дезинтеграции клетки. В частности, струи вызывают образование трещин на поверхности частиц и столкновения между частицами.