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 5

19.Поверхностные эффекты в акустическом поле.

Поверхностные эффекты

На поверхности жидкости при акустическом воздействии возникают капиллярные волны с длиной волны , здесь:  - поверхностное натяжение на границе раздела фаз,  - плотность жидкости,  - частота акустического воздействия. При  на поверхности образуются стоячие волны. Частота капиллярных волн на поверхности жидкости: , где  - скорость распространения звука в жидкости.

При акустическом воздействии на границе раздела фаз создаётся радиационное давление  , которое при достаточно больших интенсивностях воздействия создаёт эффект фонтанирования из среды с большей плотностью  и большей плотностью энергии в среду с меньшей плотностью. Радиационное фонтанирование  жидкости сопровождается её диспергированием.

При достаточно мощном акустическом воздействии амплитуда капиллярных волн  становится на столько большая, что жидкость начинает диспергироваться  с гребней волн. Минимальная мощность, необходимая для диспергирования, будет при максимальной неустойчивости, граница  которой определяется как: , здесь  - волновое число.

21.Воздействие акустических колебаний на гидромеханические процессы. Фильтрование, центрифугирование, пеногашение.

Фильтрование.

При колебании фильтрующей перегородки в процессе фильтрования на фильтре удерживаются частицы с размером меньшим, чем размер отверстий в фильтрующей перегородке. Так, например, при частоте колебаний фильтрующей перегородки гц при размере отверстий в ней   мкм на фильтре удерживаются частицы мкм. С увеличением амплитуды скорости акустического воздействия диаметр удерживаемых частиц (диаметр удержания) уменьшается, асимптотически приближаясь к определённому значению, а у неньютоновских жидкостей уменьшается вязкость. Производительность фильтра при этом возрастает пропорционально амплитуде, но диаметр удержания возрастает. При амплитуде колебаний фильтрующей перегородки  мкм диаметр удержания , а при  мкм  - , здесь  - диаметр отверстий в фильтрующей перегородке.

Таким образом, колебаниями фильтрующей перегородки можно управлять производительностью фильтра и дисперсностью фильтрата. Акустические воздействия применяются также и для очистки фильтрующих перегородок.

Центрифугирование.

При акустическом воздействии в процессе центрифугирования мелкие частицы движутся против центробежных сил. Причина этого – флотационные эффекты, вызванные пульсацией пузырей.  Для акустического воздействия на процесс центрифугирования обычно вибрирует дополнительная фильтрующая перегородка, установленная в жидкости вблизи раздела фаз.

Пеногашение.

Для предотвращения или уменьшения пенообразования, например, в процессах выпаривания иногда целесообразно использовать акустическое воздействие со стороны газовой среды (сиренами) частотой Кгц и интенсивностью дб. Разрушение пены происходит за счёт пульсации пузырей и турбулентных акустических вихрей. С повышением интенсивности акустического воздействия эффективность пеногашения возрастает.

К процессам образования неоднородных систем относятся: перемешивание, диспергирование жидкостей и твёрдых тел, эмульгирование, гранулирование.

22.Воздействие акустических колебаний на гидромеханические процессы. Перемешивание, диспергирование жидкостей и твёрдых

Перемешивание при акустическом воздействии интенсифицируется за счёт акустических течений и акустической турбулентности (явлений первого порядка). При перемешивании акустические воздействия обычно не целесообразны. Акустические воздействия следует сочетать с обычными способами перемешивания (механическим, пневматическим, струйным), так как акустическое поле не однородно.