Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Ультразвуковое диспергирование
Размельчение твердых веществ или жидкостей под действием ультразвуковых колебаний

Анимация

Описание

Ультразвуковое диспергирование - тонкое размельчение твердых веществ или жидкостей, т.е. переход веществ в дисперсное состояние с образованием золя под действием ультразвуковых колебаний. Обычно термином диспергирование обозначается размельчение твердых тел в жидкой среде. Диспергирование жидкостей в газах (воздухе) называется распылением, а жидкостей в жидкостях - эмульгированием.

Ультразвуковое диспергирование позволяет получать высокодисперсные (средний размер частиц - мкм и доли мкм), однородные и химически чистые смеси (суспензии - твердых частиц в жидкостях, золи - капель жидкости в газовой среде, гели - газа в жидкости, эмульсии - нерастворенные жидкости в жидкостях).

Диспергирование суспензий осуществляется при воздействии ультразвука на агрегаты твердых частиц, связанных между собой силами слипания, спекания или спайности. При ультразвуковом диспергировании суспензий дисперсность продукта увеличивается на несколько порядков по сравнению с традиционным механическим измельчением.

Для протекания ультразвукового диспергирования необходима кавитация, т.к. измельчение веществ происходит под действием ударных волн, возникающих при захлопывании кавитационных полостей, каверн и начинается при интенсивности I ультразвука, превышающей некоторое пороговое значение Ith. Величина Ith составляет обычно несколько Вт/см2 и зависит от кавитационной прочности жидкости, состояния поверхности твердой фазы, а также от характера и величины сил взаимодействия между отдельными частицами твердой фазы.

С ростом I скорость диспергирования возрастает; она возрастает также с увеличением хрупкости и с уменьшением твердости и спайности частиц диспергируемого материала. Наиболее эффективно ультразвуковое диспергирование. Происходит при обработке аморфных веществ и агрегировании веществ типа почвы и горных пород, при расщеплении текстурированных материалов типа целлюлозы, стеклянной ваты, асбеста, при действии на растительные и животные клетки.

Достаточно легко диспергируется каолин, гипс, слюда, сера, графит и т.д., труднее - чистые металлы. Для получения суспензий металлов рационально сочетание процессов их химического или электролитического осаждения с ультразвуковым диспергированием.

Диспергирование существенно интенсифицируется, если наряду со знакопеременным звуковым давлением с амплитудой РS на жидкость наложить постоянное (статическое) давление Р0. В этом случае существенно возрастают пиковые значения давления в ударной волне и кавитационное разрушение твердой фазы, оцениваемое по убыли вещества из монолита, перешедшего в дисперсное состояние, ускоряется в десятки, сотни и даже тысячи раз при разных затратах акустической энергии.

Существует оптимальное соотношение между  Ри Рпри котором происходит наиболее интенсивное диспергирование твердой фазы (рис. 1).

 

Эмпирические зависимости величины диспергирования твердых частиц

 

 

Рис. 1

 

Dm = f(P0) при различных РS.

1 - РS =106 Па (10 атм).

2 - РS =2*106 Па (20 атм).

3 - РS =5*106 Па (50 атм).

 

Условием возникновения диспергирования является облучение жидкости с имеющимися в ее объеме твердыми частицами звуковым полем определенной частоты и интенсивности.

Форма сосудов с диспергирующей жидкостью может быть различной. Звуковое и силовое поля приложены к поверхности жидкости. Результатом их воздействия является силовое поле, возникающее в жидкости, и движении частиц твердого вещества, находящегося в жидкости.

Временные характеристики

Время инициации (log to от 0 до 1);

Время существования (log tc от 1 до 6);

Время деградации (log td от -1 до 0);

Время оптимального проявления (log tk от 1 до 5).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация явления

Проще всего залить в лабораторную ультразвуковую ванну смесь воды с подсолнечным маслом и включить  получится эмульсия. При этом характерный размер капелек масла в воде можно существенно уменьшить дополнительным нагревом жидкости до 60-700С, и/или повышением статического давления в смеси (например, закрыть ванну герметичным колпаком, и подать воздух при избыточном давлении 0,1-0,3 атм).

Применение эффекта

Ультразвуковое диспергирование широко используется в лабораторной практике для получения суспензий, для подготовки образцов к минералогическому анализу и т.п., в ряде технологических процессов в химической, пищевой, фармацевтической, текстильной, лакокрасочной промышленности и др. отраслях. Оно позволяет получать материалы сверхтонкой дисперсности, которые используются в порошковой металлургии; в технике изготовления ферритов - сверхтонкое измельчение порошков ферритов улучшает эксплуатационные характеристики ферритовых сердечников; ультразвуковое диспергирование применяется также при изготовлении высокодисперсных люминофоров, повышающих качество изображения  и увеличивающих светоотдачу экранов электронно - лучевых трубок; ультразвуковое диспергирование полупроводниковых материалов увеличивает их термоэлектрическую эффективность.

В существующих ультразвуковых диспергаторах в качестве источника ультразвука используются либо гидродинамические излучатели, либо излучатели на основе электромеханически-активных материалов, например, магнитострикционных преобразователей.

Литература

 1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.

 2. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.- М.: Наука, 1982.

 3. Акустополяризационные измерения характеристик анизотропии горных пород (методические рекомендации). Апатиты, 1985.

Ключевые слова

  • ультразвук
  • твердое тело
  • жидкость
  • газ
  • кавитация
  • дисперсность
  • мелкодисперсная среда

Разделы областей техники и экономики:

Биотехнология
Металлургия полупроводников
Отделка поверхностей и нанесение покрытий
Пищевая промышленность
Порошковая металлургия
Производство материалов для электроники и радиотехники
Текстильная промышленность
Технологии и техника обогащения полезных ископаемых
Узлы, детали и элементы радиоэлектронной аппаратуры
Химическая технология и промышленность
Электрофизико-химическая обработка

Используемые естественнонаучные эффекты:

Полное название / (Краткое название)
Переменная часть давления, возникающая в среде при прохождении звуковой волны (Звуковое давление)
Разрушение твердых тел при отсутствии остаточных деформаций, обусловленных свойствами пластичности и вязкости (Хрупкое разрушение твердых тел)
Полное название / (Краткое название)

Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов:

1Акустика
1Динамика
1Механические колебания и волны
1Твердые тела

Формализованное описание Показать