超声空化试验方案

JIANGSUUNIVERSITY学院：京江学院班级：J食品1402姓名：季越学号：4141163049超声波空化的定义当超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象，即指存在于液体中的微小气泡（空化核）在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的过程。当超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象，即指存在于液体中的微小气泡（空化核）在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合的过程。空化气泡的寿命约0.1μs，它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg/cm2。空化气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压（5000K，1800atm），冷却速度可达109K/s。超声波这种空化作用大大提高非均相反应速率，实现非均相反应物间的均匀混合，加速反应物和产物的扩散，促进固体新相的形成，控制颗粒的尺寸和分布。超声空化在工程材料领域的研究目前,超声波技术的应用已经深入到社会生活的各个领域,基本上都是对超声波某一特性的应用,而其中更多的或是相当一部分是利用超声波空化原理实现的。超声空化在各方面的应用1.在清洗方面的应用超声波空化在脱脂去污方面有着非常广泛的应用。气泡在被压缩崩溃时产生的高温高压冲击波减小了污垢与被清洗件之间的黏着力,引起污垢的破坏和脱离;同时,气泡还可以“钻入”缝隙和裂缝中作振动,使污垢脱落,因此适用于复杂形状零件的清洗。此外,超声波空化在固体和液体表面产生高速的微声流,能够破坏污物,进一步除去和削弱边界污层,加速清洗。2.在电镀工业中的应用超声波空化应用于电镀,主要作用有:1)空化产生的冲击波对电极表面进行彻底清洗;2)超声波空化作用使氢气形成空化泡,从而加快氢气的析出;3)超声波空化所产生的高速微射流强化了溶液的搅拌作用,加强了离子的运输能力,减小了分散层厚度和浓度梯度,降低了溶液极化,加快了电极过程,优化了电镀操作条件。实验表明,超声波空化不仅提高了镀覆速度和效率,同时也提高了镀层的质量,它必将在工业生产中发挥越来越大的作用。3.超声波空化作用在微细粉体材料制备中的应用金属有机物超声热分解法是利用超声空化作用产生的局部高温环境对金属有机物或络合物进行高温分解,用于制备金属单质或金属合金。Kol-typin等人将Ni(CO)4和Fe(CO)5溶液超声热分解分别制得了粒径10nm的无定型Ni粉和Fe粉。王平等人尝试了用超声波空化加机械研磨的方法来制备超细微粉,试验结果得到了纳米级的颗粒,这表明,超声波空化所起的作用非常明显,对传统的机械研磨有很好的助磨作用超声空化对金属材料力学性能的影响近年来,随着非线性声学的快速发展和实验条件的改善,空化的应用潜力和理论价值,使声空化应用的研究又一次成为声学中的焦点。空蚀是最引人注目的一种空化作用。并不是所以空化现象都会有空蚀的发生,只有当超声波振幅达到一定程度时,才会出现空蚀破坏。空蚀可以破坏任何材料,包括金属和玻璃、陶瓷等非金属材料。空蚀现象不仅出现在螺旋桨、轮船推进器上,而且出现在深水中服役的设备上,如潜艇、管道等。随着舰船、水轮机等流体机械不断向高速度、大功率方向发展,空蚀问题变得更为复杂,也对材料的抗空蚀性能提出更高要求。空蚀对金属材料有强大的破坏作用,将威胁到人民的生命财产。目前,人们在利用空化效应的同时又不得不面对空化带来的破坏。那么怎样才能提高材料的力学性能,减少空蚀带来的灾害,材料的力学性能与空蚀有怎样的关系呢?研究步骤：1、研究不同空蚀时间对空蚀率的影响。同种材料不同振幅时,空蚀率随空蚀时间而变化。空蚀率的变化规律是先增大后减小,然后随着空蚀时间的增长,空蚀率趋于某一定值。2、研究振幅对空蚀率的影响。空蚀率随着振幅的增大而增大,不同材料增大程度不同。在振幅较小时,铝试件的空蚀率变化较慢,空蚀率较小,抗空蚀程度较高。钢试件的空蚀率变化较快,空蚀率较大,抗空蚀程度较低。在振幅较大时,铝试件的空蚀率变化较快,空蚀率较大,抗空蚀程度较低；钢试件的空蚀率变化较慢,空蚀率较小,抗空蚀程度较高。3、研究空蚀前后,材料表面形貌的变化。超声波处理前材料表面形貌比较均匀,超声波处理后材料表面出现明显的空蚀坑和空蚀沟壑。4、研究空蚀时间对金属材料抗拉强度的影响。空蚀时间越长,对材料的抗拉强度影响越大。5、研究超声波振幅对金属材料抗拉强度的影响。在t=2h时,振幅越小,对材料抗拉强度的影响越小。6、比较超声波处理前后材料的抗拉强度。超声波处理后材料的抗拉强度明显降低。不管是在同一空蚀时间下还是在同一振幅下,空蚀后材料的抗拉强度比空蚀前都有所降低。1.超声空化场力学特性测量方法研究2.空化泡动力学研究3.空化产生机理研究结论超声空化伴随着多种物化效应，研究的角度和方法很多，更多的研究成果伴随着技术提高产生。