Скорость звука в различных средах. Волновое уравнение, его решения для плоской волны, волновое число, удельное акустическое сопротивление. Испарение капель в неподвижном газе, не содержащем пара, страница 10

Пропитка пористых тел жидкостью, широко применяемая при получении композиционных материалов (текстолитов, углепластиков, керамики) и сопутствующая в процессе экстракции из твёрдых материалов, существенно (до пяти раз) ускоряется при акустическом воздействии.

Скорость пропитки зависит, прежде всего, от вязкости жидкости, которую можно понизить, например, нагреванием. Но при нагревании есть предел, обусловленный термостойкостью материалов. Проникновению жидкости в поры препятствует вязкий пограничный слой. Для свободного проникновения жидкости необходимо, чтобы толщина пограничного слоя была меньше радиуса поры. Уменьшить толщину вязкого пограничного слоя можно вибрацией. Толщина вязкого пограничного слоя при воздействии на него колебаний (вязкого акустического слоя) ,  - с повышением частоты колебаний  толщина вязкого акустического слоя уменьшается, но есть и пределы реализации. Так частоте 1 МГц соответствует толщина акустического вязкого слоя порядка 0.1 мкм. Поры такого размера – это крупные поры.

Повышению скорости пропитки способствует эффект увеличения подъёма жидкости в капиллярах в звуковом поле, который существует в низкочастотных полях без кавитации. Причиной этого явления – пульсирующий пузырёк у устья капилляра при наличии асимметрии у входа в капилляр. В обычных условиях без акустического воздействия высота подъёма жидкости в капилляре (стенки капилляра смачиваются жидкостью)  , где:  - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, - угол смачивания, - плотность жидкости, - ускорение свободного падения, - радиус капилляра. При акустическом воздействии, при наличии пульсирующего пузырька у устья капилляра в виде диффузора, высота подъёма жидкости в капилляре увеличивается на величину , где: - амплитуда давления в волне, - минимальный размер колеблющегося пузырька, - динамическая вязкость жидкости, - расстояние пузырька от устья капилляра. Этот эффект довольно значителен, так для воды приМПа, мм, мм, мм дополнительная высота подъёма составляет мм. Следует отметить, что это явление наблюдается только при низких частотах, так, например, для воды при мм и частоте колебаний кГц высота дополнительного подъёма мм, а при кГц – дополнительный подъём отсутствует .

При высоких частотах акустического воздействия уменьшается эффективная вязкость жидкости, повышается диффузия газа, что способствует эффективности пропитки. При кавитации возникает кумулятивный эффект на границе раздела фаз, благодаря чему происходит заброс жидкости в глубину пор. В глухие поры жидкость эффективнее проникает при импульсном акустическом воздействии. Так никелевая керамика с диаметром пор 10 мкм и пористостью 0.26 при гармоническом воздействии с частотой кГц и интенсивностью Вт/см² впитывает в два раза больше воды за одно и тоже время, чем при обычных условиях, а при воздействии импульсами с энергией 400 Дж с периодом следования 0.25 с – в пять раз.

25.Воздействие акустических колебаний на массообменные процессы. Экстракция, сушка.

Экстракция при акустическом воздействии идёт быстрее в 3 – 5 раз. Для интенсификации процесса экстракции используют частоты кГц и высокую интенсивность воздействия Вт/см². При повышении интенсивности воздействия эффективность извлечения увеличивается. Для каждого экстрагируемого вещества существуют свои оптимальные частоты, при которых эффективность извлечения максимальна. Это даёт возможность осуществить селективную экстракцию различных веществ из одного и того же сырья.

1.  Обобщённые характеристики физических взаимодействий и процессов.

Обрабатываемое вещество - система, отделённая от окружающей среды поверхностью раздела (свободной поверхностью, стенками аппарата). Состояние системы оценивают количественным значением макроскопических параметров: интенсивных (измеряемых локально) и экстенсивных (для системы в целом).

Изменение состояния системы - процесс.

В периодических процессах система замкнута, а в непрерывных – открыта.