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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.