Воздействие ультразвука на вещество

Для диспергирования механических примесей применяют ультразвуковой эффект. В жидкостях основную роль при воздействии ультразвука на вещество играет кавитация. Под действием ультразвука жидкость как бы вскипает, появляются зоны вскипания жидкости с образованием пузырьков. При, ,захлопывании" пузырьков, которое совершается мгновенно, возникает импульс в виде гидравлического удара. В центре этого удара местное давление возрастает до нескольких тысяч паскалей. Вследствие того, что в зоне вскипания жидкости образуется большое число пузырьков, которые затем захлопываются" в разное время, колебания, возникающие под действием гидравлических ударов и распространяющиеся в жидкости со звуковой и ультразвуковой скоростью, создают условия для возникновения новых колебаний давления в потоке. Последние вновь вызывают вскипание жидкости и т.д. Процесс образования пузырька имеет свои особенности. Так, при наличии в жидкости твердых частиц или, например, смолистых образований в виде сгущений разрыв жидкости происходит на границе раздела этих сред. Тогда в момент, ,захлопывания" пузырька гидравлический удар направлен в сторону более твердой среды, вызывая ее разрушение. [c.99]

Увеличение эффективности и экономичности процессов, рациональное конструирование ультразвуковых установок, определение оптимальных технологических режимов требуют глубокого проникновения в их физическую картину и понимания их механизма. К сожалению, как это нередко бывает в новых быстро развивающихся областях техники, физическое обоснование не удовлетворяет требованиям практики наука отстает от техники. Было бы неверным считать, что в соответствующих направлениях публикуется мало работ количество отдельных исследований, посвященных физическим аспектам технологического применения ультразвука, достаточно велико, но подавляющее большинство относится к частным, узко практическим вопросам. И только в двух монографиях советских авторов, посвященных ультразвуковой сварке и ультразвуковому резанию имеются сводные данные, охватывающие физику этих процессов. По другим направлениям таких работ нет. Отсутствуют также работы, в которых рассматривалась бы специфика мощных ультразвуковых колебаний. Это отставание фронта физических исследований от требований ультразвуковой техники характерно для уровня научных работ во всем мире. В последние годы в Советском Союзе развернуты исследования в области физики и техники мощного ультразвука, начиная от принципов и аппаратов для его получения и кончая изучением конкретных механизмов воздействия ультразвука на вещество. Результаты этих исследований и легли в основу настоящей монографии, в которой, естественно, нашли отражение и наиболее существенные достижения зарубежной науки и техники. Весь материал монографии разбит на три книги. [c.4]

Воздействие ультразвука на вещество [c.107]

Чтобы Представить себе механизм воздействия ультразвука на вещество, необходимо строго контролировать интенсивность ультразвукового воздействия, для чего используют различные методики механические, основанные-на измерении колебательной скорости частиц среды, переменного звукового давления или давления излучения калориметрические, термические, основанные-на измерении электрического сопротивления Тонкой проволоки, нагреваемой. в звуковом поле (электрические приемники, конденсаторные микрофоны), и др. [46, 57, 62, 58]. [c.288]

Воздействие ультразвука на вещество. Активное воздействие УЗ на вещество, приводящее к необратимым изменениям в нём, или воздействие УЗ на физич. процессы, влияющее на их ход, обусловлено в большинстве случаев нелинейными эффектами в звуковом поле. Такое воздействие широко используется в промышленной технологии при этом решаемые с помощью УЗ-вой технологии задачи, а также и сам механизм УЗ-вого воздействия различны для разных сред. [c.18]

Эффективность воздействия ультразвука на вещество и на различные физико-химические процессы обусловлена природой акустических колебаний. Распространение этих колебаний представляет собой волновой процесс. Его скорость, точнее скорость распространения состояний озвучиваемой среды [c.8]

Ультразвуковые колебания прикладываются к инструменту в осевом направлении подачи. В зависимости от кинематики движений заготовки относительно режущей кромки они могут быть продольными, крутильными и изгибными. Механизм воздействия ультразвука на процесс обработки заключается в снижении сопротивления обрабатываемого материала пластической деформации в зоне стружкообразования, снижении трения в контактных зонах и облегчении поступления смазочно-охлаждающих веществ (СОВ). [c.622]

Существенное снижение поляризации электроосаждення обусловлено снижением концентрационной поляризации, а также активированием поверхности, десорбцией поверхностно-активных веществ и загрязнений с поверхности электрода. В зависимости от состава электролита и режима воздействия ультразвука поляризация снижается на 40—100 мВ. [c.351]

Ультразвук позволяет передать внутрь материальной среды большую энергию механических колебаний, что широко используется для воздействия на вещество. [c.287]

В Отделе ультразвука Акустического института АН СССР были поставлены систематические исследования физики воздействия интенсивных-ультразвуковых колебаний на вещество, результаты которых и легли в основу настоящей книги. [c.5]

Врачи центральной больницы в Токио с помощью ультразвука пытаются лечить близорукость, столь распространенную среди японцев. Глазное яблоко облучают ультразвуковыми колебаниями. Образующееся тепло вызывает усиленное кровообращение и активизирует обмен веществ в сетчатке. Видимо, ультразвуковые волны также содействуют расслаблению фокусирующих мышц хрусталика. Воздействие ультразвука благоприятно сказывается и на нервных окончаниях, и на глазном яблоке. [c.170]

Чл.-корр. АН СССР С. Я. Соколов впервые в мире создал ультразвуковые дефектоскопы для исследования металлов и использовал ультразвук для обработки материалов и воздействия на химические реакции в веществе. [c.4]

Исследованиями, проведенными в Институте городского хозяйства (г. Киев), установлено, что некоторые поверхностно-активные вещества, добавляемые в битум, предотвращают образование крупных кристаллов, а тем самым и трещин. Установлено также, что можно предотвращать появление крупных кристаллов и путем воздействия на битумные расплавы ультразвука. [c.81]

Все многообразные опасные и вредные факторы гальванического производства по природе воздействия на человека можно свести в три основные группы (ГОСТ 12,0,003—74 ) физические (движущиеся части и оборудование, параметры микроклимата, шум, ультразвук, вибрация, пожаро-взрывобезопасность), химические (вредные токсичные вещества в различном агрегатном состоянии), психофизиологические (физические и нервно-психические нагрузки, рабочая поза, темп и ритм труда). Каждый фактор в зависимости от интенсивности и условий воздействия может быть опасным [c.200]

Хорват [910, 3058, 3061] в 1944 г. первый использовал ультразвук для воздействия на саркому человека. Ему удалось вызвать обратное развитие и исчезновение кожных метастазов. Облучение ультразвуком с частотой 800 кгц производилось таким образом, что источник звука в течение 15 мин. совершал круговое движение над опухолью. Контактным, веществом служила индифферентная рентгеновская мазь. После облучения обнаружены гиперемия и появление небольшого отека кроме того, образовалось несколько пузырей, напоминающих пузыри при ожоге через несколько дней они подсохли, Через 8 дней после воздействия опухоль оказалась слегка вдавленной, а через 4 недели на ее месте образовался нежный рубец. Гистологическое исследование уже через 3 дня после облучения обнаружило полную фрагментацию опухолевых клеток. [c.561]

Применение звуковых и ультразвуковых колебаний занимает, как известно, видное место среди новых методов исследования свойств веществ и воздействия на различные физические и химические процессы, используемые в промышленности. Эффективность ультразвуковых методов контроля и интенсификации технологических процессов столь велика, а пределы применения этих методов столь широки, что каждый год работы в области ультразвука раскрывает все более и более значительные перспективы его промышленного использования. [c.5]

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]

Другим важным прикладным направлением акустики является активное воздействие ультразвуком на вещество. Такое воздействие широко используется в промышленной технологии для поверхностной обработки деталей, сварки, интенсификации химических процессов и т. д. В жидкостях основную роль при таком воздействии играет кавитация — образование в интенсивной звуковой волне пульсирующих пузырьков. Схлопывание пузырьков сопровождается мощным гидродинамическим возмущением и сильным локальным разогревом вещества, в результате чего разрушается поверхность твердого тела, находящегося в области кавитации. Применение ультразвука для воздействия на живой организм в медицине основывается на эффектах, возникающих в биологических тканях при прохождении через них акустических волн. При умеренной интенсивности звука (до 1 Вт/см ) колебания частиц среды вызывают микромассаж тканей, а поглощение звука — локальный разогрев, что применяется в ультразвуковой терапии. При больших интенсивностях сильное нагревание и кавитация вызывают разрушение тканей. Для хирургических операций используется сфокусированный ультразвуковой пучок, который позволяет производить локальные разрушения в глубинных структурах (например, мозга или почки) без повреждения окружающих тканей. В хирургии применяется ультразвук с частотами 0,5 + 5 МГц, интенсивность которого в фокусе достигает 10 Вт/см . [c.104]

Одним из проявлений активного воздействия ультразвука на вещество является акустическая коагуляция аэрозолей. Способность звуковых ко-, лебаний вызывать укрупнение мельчайших частиц, взвешенных в воздухе, была обнаружена еще на раннем этапе изучения особенностей мощного ультразвука [1]. Дальнейшие исследования в Англии, Германии и Советском Союзе были направлены на выяснение природы наблюдаемого эффекта. В результате возник целый ряд гипотез о механизме акустической коагуляции, но ни одна из них полностью не объяснила процесса. Проведенные теоретические исследования подтвердили интенсифицирующее воздействие звука на пыле-туманоулавливание, и это стимулировало в 40-х годах интерес к промышленному применению звуковой энергии. [c.643]

Механизм воздействия ультразвука на процесс кристаллизации органических веществ и металлов изучался В. И. Даниловым, Б. М. Теверовским, Г. X. Чеджемовым [19, с. 427—434 с. 435—446]. В чистых органических веществах и металлах, где работа образования зародышей велика, ультразвук оказывает слабое влияние на число ц. к. в переохлажденном расплаве. В салоле, склонном к глубокому и устойчивому переохлаждению, ультразвук не оказывает влияния на образование ц. к. При наличии активированных нерастворимых примесей работа образования зародышей в салоле уменьшается, что способствует появлению большого числа центров под [c.176]

Характерной особенностью современного состояния физики и техники ультразвука является чрезвычайное многообразие его применений, охватывающих частотный диапазон от слышимого звука до предельно достижимых высоких частот и область мощностей от долей милливатта до десятков киловатт. Ультразвук применяется в металлургии для воздействия на расплавленный металл и в микроэлектронике и приборостроении для прецизионной обработки тончайших деталей в качестве средства получения информации он служит как для измерения глубины, локации подводных препятствий в океане, так и для обнаружения микродефектов в ответственных деталях и изделиях ультразвуковые методы используются для фиксации малейших изменений химического состава веществ и для определения степени затвердевания бетона в теле плотины. На основании разнообразных воздеххствий ультразвука на вещество образовалось целое технологическое направление — ультразвуковая технология. В области контрольно-измерительных применени11 ультразвука в самостоятельный, установившийся раздел выделилась ультразвуковая дефектоскопия, возможности которой и разнообразие решаемых ею задач существенно возросли. [c.5]

ВОЗДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. Процессы электрохимич. осаждения металлов, используемые в технике для нанесения металлич. покрытий, могут интенсифицироваться под действием УЗ. При прохождении постоянного тока через электролит на катоде выделяются атомы металла, к-рые образуются в результате присоединения электронов к ионам электролита. Эффективность этого процесса характеризуют т. н. выходом металла по току, т. е. отношением фактически выделенного на катоде вещества к теоретически возможному по закону Фарадея. В обычных условиях выход металла по току с увеличением плотности тока резко падает. Это обусловлено, во-первых, тем, что при прохождении тока концентрация ионов в электролите становится неравномерной и вблизи катода он обедняется, т. е. число ионов металла уменьшается. Во-вторых, на катоде выделяется водород, ионы к-ро-го вместе с гидроксильными группами содержатся в водном растворе электролита при этом прикатод-ное пространство обогащается газовой фазой. В результате процессы электроосаждения идут при значительном перенапряжении на катоде (т. е. повышается необходимый для проведения процесса потенциал катода), это и обусловливает уменьшение выхода металла по току и увеличение [c.63]

Впервые эффект воздействия ультразвука на процесс кристаллизации металлов был описан С. Я. Соколовым [1] в 1935 г. В дальнейших работах [2, 3] продолжалось изучение структуры и свойств металлов, обработанных ультразвуком, и исследовался механизм зарождения и роста центров кристаллизации под воздействием ультразвука. Работы В. И. Данилова с сотруднинами [4, 5, 7] позволили установить характер влияния ультразвука на процессы зарождения и роста кристаллов в переохлажденных расплавах органических веществ. Большой цикл исследований в этом направлении позднее был проведен А. П. Капустиным [6]. [c.429]

Специфический характер воздействия ультразвука на различные материалы раскрывает возможности его применения при предварительной подготовке компонентов формовочных смесей — глины, вяжущих веществ и добавок. Одним из перспективных направлений применения ультразвука является его диспергирующее действие на глинистые материалы — коалинит и монтмориллонит. Дисперсность этих минералов обусловливает их связующую способность в смеси. Чем более тонко они диспергированы, тем больше прочность смеси. [c.70]

При изучении воздействия ультразвуковых колебаний на эффективность смазок следует учитывать их влияние на обрабатываемый металл, микрогеометрию контактируемых поверхностей и вещество смазки. Воздействие ультразвука на обрабатываемый металл заключается, во-первых, в значительном повышении поверхностной энергии, благодаря чему повыша- ется адгезионная и адсорбционная способность металла по отношению к смазке. Во-вторых, ультразвуковые колебания способствуют развитию дефектов структуры (микротрещин, микропор), что является необходимым условием воздействию подготовки деформируемого металла к наиболее активному адсорбционных слоев. [c.111]

Ультразвуковые волны большой интенсивности. В последние годы все больший интерес проявляется к ультразвуковым волнам большой интенсивности в жидкостях. Интерес этот вызван тем, что большое число практических применений ультразвука связано с тем или иным воздействием на вещество, которое возможно при использовании рьтразвуковых колебаний средней и большой интенсивности. С другой стороны, при распространении интенсив- [c.359]

Применение ультразвука. Многообразные применения УЗ, при к-рых используются различные его особенности, можно условно разбить на три направления. Первое связано с получением информации посредством УЗ-вых волн, второе — с активным воздействием на вещество и третье — с обработкой и передачей сигналов (направления перечислены в порядке их историч. становления). При каждом конкретном применении используется УЗ определённого частотного диапазона (см. табл. 2). [c.15]

Большинство технологических применений мош,ного ультразвука в жидкостях требует по возможности увеличения эффективности кавитационного воздействия на вещество. Естественно, что определение оптимальных технологических процессов невозможно без углубленного изучения их механизма. [c.410]

Исследования влияния ультразвука на скорость диффузии в металлах дают противоречивые результаты. В твердых металлах и сплава.х не возникает кавитация при обработке у.льтра-звуком, являющаяся важным фактором для ускорения диффузии в жидком и полужидком состоянии металлов. По этой причине некоторые авторы считают, что диффузия не ускоряется. При исследовании самодиффузии в кадмии высокой чистоты (99,997о) по методу тонких слоев с помощью изотопа Сс1 5под действием ультразвука ие отмечено изменения коэффициента диффузии. Однако эти результаты не могут служить основанием для отрицания благоприятного влияния ультразвука на скорость диффузии. Более многочисленны примеры положительного влияния ультразвука на процессы, протекающие при твердом состоянии металлов, и ускорение диффузии. Подтверждением этого является факт создания многих лабораторных и полупромышленных установок, использующих ультразвук в этих целях. Характер воздействия ультразвука и причины ускорения диффузии под его влиянием теоретически еще ие объяснены. Предполагают [2], что под влиянием упругих колебаний атомы диффундирующего вещества могут входить в резонансные колебания и при многократных повторениях деформаций растяжения — сжатия могут выделяться из кристаллической решетки перенасыщенного твердого раствора в виде дисперсных групп. [c.85]

Большое практическое значение может иметь совместное применение ультразвука и магнитного поля для коагуляции органических веществ. Опыты, проведенные с охлаждающей водой конденсатора турбин ТЭЦ, содержащей Органические вещества (окисляемость 74,4 мг/кг по КМПО4), показали, что под действием только магнитного поля напряженностью 16-10 А/м (2000 Э) концентрация органических примесей снижалась на 22,0%, а при совместном воздействии (сначала ультразвуком, а затем магнитным полем)—на 40%. Таким образом, совместное применение обоих способов могло бы найти практическое применение для улучшения качества охлаждающей воды конденсаторов турбин и сточных вод, содержащих органические вещества. [c.133]

Как известно, флюсование в общем случае осуществляется с помощью специальных химических веществ (флюсов), газовых сред, в результате нагрева в вакууме или нейтральной среде, а также физико-механическими способами (ультразвук, трение). Каждый из указанных способов разрушения и удалекия окисной пленки с поверхности основного металла и припоя оказывает специфическое воздействие на процесс формирования паяного шва. [c.41]

Последние годы показали, что акустические и, в частности, ультразвуковые и гиперзвуковые колебания являются мощнейшим средством исследования вещества и воздействия на него. Наука об ультразвуке как бы подразделилась на два направления акустика малых и больших ам-плитуд , причем каждое из них имеет свою специфику. [c.3]

Ультразвук применяется для интенсификации процессов электроосаждения. Ускорение электрохимических процессов в ультразвуковом поле обусловлено несколькими причинами снижением перенапряжения металлов, значительным перемешиванием электролита и выравниванием концентрации растворенных веществ в объеме ванны, ускорением дегазации электролита, увеличением активной поверхности при покрытии благодаря ее очистке. Воздействие на электрохимические процессы осуществляют преимущественно в докавитационном режиме с интенсивностью до 2—3 Вт/см во избежание повреждения покрытия и деталей. [c.351]

По механизму ультразвукового воздействия процессы можно разбить на четыре основных группы 1) превращения, где ультразвук влияет на диффузию реагирующих веществ на границе раздела фаз 2) процессы внутри капиллярно-пористых тел, заполненных жидкостью 3) перенос жидкой среды внутри капиллярно-пористых тел, заполненных газом 4) нарушение коллоидных структур (пентизация) в пограничном слое и тиксотрон-ных явлений в объеме среды. В некоторых превращениях звук воздействует по комплексному механизму, например, в процессах электрохимического или химического осаждения и растворения металлов, где наряду с ускорением массопереноса веществ проявляется пентизирующее действие звуковых колебаний. [c.517]

В настоящей части книги не рассмотрены многие гетерогенно-диффузионные процессы, подвергавшиеся воздействию звукового поля (экстракция, абсорбция, пронитка, дубление, крашение, некоторые процессы, имеющие место в пищевой промышленности и т. д.). Однако на основании изложенного довольно обширно экспериментального материала почти отчетливо выступает картина механизма взаимодействия ультразвуковой энергии и среды, где процессы переноса играют заметную роль в кинетике гетерогенных превращений. Поведение процессов в звуковом поле вполне объясняется способностью последнего создавать микротурбулизацию на граничных поверхностях и ускорять массоперенос вещества из одной фазы в другую, а также внутри микропористых тел вследствие проявления нелинейных особенностей акустических сред. Более того, в пентизирующем и тиксо-тропном действии ультразвука заметную роль, по-видимому, играют силы звукового поля первого порядка. [c.572]

Несмотря на то, что закономерности и механизм воздействия акустических колебаний на процессы массооб.мена изучены еще очень. мало, ультразвук успешно применяется для интенсификации таких, например, гетерогенных диффузионных процессов, как пропитка тканей, дубление кожи, дубление и крашение меха [79] известно, что в ряде стран выпускается промышленное оборудование для крашения тканей в звуковом поле. Озвучивание нашло промышленное применение также при экстрагировании из сырья веществ, необходимых для пивоварения [62] (при этом достигается экономия сырьевых материалов до 40%), и т. д. [c.80]

Физико-химическое действие ультразвука. Еоздействие на различные процессы посредством ультразвука получает все более широкое распространение в химии и физико-химии, и в этой области проводится интенсивная исследовательская работа. Несмотря на наличие значительного количества работ, посвященных ультразвуковому воздействию, вопросы приложения этого метода разработаны слабо. Хорошо разработаны генераторы, применяющиеся для этой цели при работе с ними необходимы те же меры предосторожности, что и при работе с высоковольтными установками. Применяемое напряжение нередко является опасным для жизни, поэтому все агрегаты должны быть снабжены надежной блокировкой. Все детали аппаратуры должны быть рассчитаны на некоторое пробивное напряжение. Для предотвращения разрядов электроды не должны доходить до краев кристалла. Основной задачей является конструкция кристаллодержателя и сосуда, в котором помещается вещество, подвергаемое воздействию. Держатели кристаллов следует изготовлять из стеатита или другого материала, обладающего высокой электрической прочностью. Зажимы для закрепления кристалла на дне ванны следует также изготовлять из стеатита или из стекла. [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...