ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физико-химические воздействия ультразвука из "Ультразвук " Применение физико-химических эффектов, вызываемых ультразвуковыми колебаниями, имеет большие перспективы. Опыт показывает, что с помощью этого метода можно получить весьма существенные изменения в строении различных веществ. [c.189] Одиако несмотря па наличие большого числа экспериментальных работ, в промышленности этот метод применяется редко. Время от времени выпускаются различные модели ультразвуковых генераторов, прилменяемых для физико-химических воздействий. Конструкция и принцип действия почти всех устройств одинаковы. Основным источником сведений относительно физико-химических воздействий и применений ультразвуковых волн продолжают служить работы первых исследователей в этой области. [c.189] Принципиальная схема ультразвуковой установки показана на фиг. 125. Генератор большой мощности создает колебания ультразвуковой частоты, подаваемые на кристалл, излучающий интенсивные ультразвуковые волны в некоторое вещество это вещество представляет собой обычно жидкость, находящуюся в сосуде. Волны воздействуют на жидкость. Если необходимо воздействовать на какое-либо твердое тело, его погружают в л идкость, возбуждаемую ультразвуком. [c.189] Общие замечания. Ультразвуковые колебания большой интенсивности вызывают резкие изменения в структуре вещее гва, подвергшегося воздействию. Проводились многочисленные исследования с целью выяснения биологического, физического и химического действия ультразвука. В этой главе будут рассмотрены лишь наиболее характерные явления из этой области. Наибольшее внимание уделено вопросам, связанным с аппаратурой, служащей для возбуждения колебаний. [c.190] Переменные давления, возникающие в сильном ультразвуковом поле, достигают по амплитуде многих атмосфер. Но, помимо этого, под действием мощных ультразвуковых колебаний в отдельных точках жидкости возникают весьма большие местные давления например, в зоне кавитаций давления могут достигать (по расчетам Рэлея [21] 15 000 аш. Ускорения частиц кристалла в ванне могут в несколько сотен тысяч раз превысить земное ускорение [1], однако амплитуды колебаний при этом составляют лишь миллионные доли сантиметра. Максимальная амплитуда колебаний устанавливается в кристалле при излучении в жидкость меньше чем за 1 мксек. [c.190] К истории вопроса. Первые эксперименты с мопшыми генераторами ультразвука были сделаны Ланжевеном в период первой мировой войны и описаны им в уже упомянутых выше работах по обнаружению подводных лодок. Примененные Ланжевеном сложные излучатели со стальными обкладками дали возможность получать мощные ультразвуковые волны. Им было замечено, когда он начал работать с поющей дугой, что ультразвук умерщвлял живые организмы в воде кроме того, Ланжевен наблюдал сильное нагревание и возникновение кавитации жидкости при прохождении ультразвуковых волн. [c.191] Ланжевен указал на необходимость настройки генераторов и излучателя в резонанс для получения максимальной мощности и отметил важность точной настройки при работе с ультразвуком. [c.191] Наибольший интерес из работ, сделанных после Ланжевена, представляют работы Вуда и Лумиса [2], проделавших много новых экспериментов, причем для возбуждения пьезокварца ими был использован ламповый генератор высокой частоты. [c.191] Вуд получал давления ультразвука на стеклянный диск диаметром 8 см, достигающие 150 г, и наблюдал выброс масляных капель на высоту 30—40 см от поверхности жидкости. При этом он работал с напряжениями в 50 кв и прп частотах, лежащих между 200 и 500 кгц. Вследствие того что Ланжевен интересовался только вопросами распространения ультразвука в жидкости на большие расстояния, он ограничился частотами до 40 кгц, так как при более высоких частотах происходит сильное погло-П1,ение. При изучении воздействий ультразвуковых волн это не имеет суп1,ественного значения, так как в этом случае волны проходят малые расстояния и поглощение будет невелико. [c.191] Мощность генератора Вуда и Лумиса равнялась 2 квг. Для получения высокого напряжения использовались повышающие трансформаторы. На фиг. 126 приведена схема их генератора. Были применены кристаллы в форме круглых пластинок, лежащих на свинцовом основании, расположенном на дне сосуда с маслом. Верхний электрод кристалла был изготовлен из очень тонкой бронзовой фольги. Работа с этим генератором послужила отправной точкой для разработки ультразвукового интерферометра, описанного ранее (в главе V). [c.191] Для получения эмульсий следует добиться образования фонтана высотой примерно до 7 см. Нередко наблюдается появление тонких струек, достигающих высоты 10—15 см, а отдельные капли могут быть выброшены вверх па 30—40 см. В случае, если фонтан над поверхностью жидкости отсутствует, это указывает, что излучаемая моп1,ность недостаточна. [c.192] Сосуд с жидкостью, в которой хотят возбудить мопщые колебания, вносится в область фонтана в точке, где его интенсивность наибольшая. [c.192] Схема мощного генератора. [c.194] В некоторых случаях ультразвуковые эффекты зависят от частоты колебаний есть указания, что некоторые эффекты имеют место при высокой частоте и исчезают при более низких частотах. Однако надежные данные по этому вопросу отсутствуют. [c.195] Схема генератора, примененного в Японии Ойяма [4], приведена на фиг. 129. А1 обозначает амперметр постоянного тока, Аз — тепловой амперметр, Q — кристалл и V — вольтметр. [c.195] На фиг. 130 показана конструкция сосуда с излучателем, примененного Ойяма. Аппаратура, используемая для всех опытов этого рода разными авторами, весьма сходна, и приведенная на рисунке конструкция бака и излучателя может считаться типичной. [c.196] Кристалл-преобразователь обычно связан с генератором через трансформатор или автотрансформатор (трансформатор Тесла). Мощность генератора должна быть достаточно большой и обычно равна нескольким сотням ватт. [c.197] Держатели кристаллов и баки. Вероятно, самой большой трудностью при генерировании интенсивных ультразвуковых волн является конструкция держателей кристаллов. Конструкции держателей описаны различными авторами и рассмотрены выше. [c.197] Трудности в установке кристаллов возникают в связи с возможностью электрического пробоя, а также из-за необходимости обеспечить максимальный выход мощности в испытываемую среду. Кроме того, необходимо учесть возможность механического разрушения кристалла. [c.197] Вернуться к основной статье