Излагането на течност на ултразвук с висока интензивност може да причини акустична кавитация. Това явление обикновено може да се разглежда като облак от мехурчета, образуван в близост до ултразвуков източник (като ултразвуков рог) и се счита за силен съставен звук. Кавитацията е кухина с ниско налягане (т.е. вакуумна мехурче или кухина), образувана в течност, която непрекъснато се увеличава, се колебае за кратко и след това асиметрично имплатира с огромна интензивност.
Химически и физически ефекти на кавитацията:
Сривът на насилствена пяна причинява локална екстремна температура (~ 5000 градуса), скорост на отопление /охлаждане (~ 10 милиарда градуса /и) и налягане (~ 1000 atm) в кавитацията, генерира свободни радикали и причинява много химични (химични) реакции ( като окисляващи замърсители, стерилизация, полимеризация, десулфуризация, разграждане на молекула с дълга верига и др.). В същото време полето за кавитация генерира поток, изключително бързи микро струи (около 500 m/sec) и огромни сили на срязване, насърчавайки широк спектър от физически (механични) ефекти като емулгиране, фрагментация на частиците, фрагментация на клетките, хомогенизация, дисперсия, агрегиране и дегазиране. При подходящи условия кавитацията може дори да генерира светлина - ефект, известен като сонолуминесценция.
Чистият химичен ефект на ултразвуковата кавитация се засилва до известна степен с увеличаване на честотата, докато механичният ефект има силна противоположна зависимост с нарастваща честота. Дизайнът на индустриалните ултразвукови процесори въвежда силни срязващи сили в преработената течност, следователно те са склонни да работят в долния ръб на ултразвуковия спектър (~ 20 kHz).
Обяснение на потенциалните механизми:
Схематичната схема на динамиката на кавитационните мехурчета е показана на фигурата, която илюстрира растежа и асиметричния срив на кухините с ниско налягане, което води до генериране на микрожетове. Едновременното появяване на трептене на мехурчета и растеж на мехурчетата не се показва. Докато балонът се колебае и се разширява, той привлича околните течни пари и разтворен газ във вътрешността на балона. Този процес се нарича "дифузия на коригиране". Налягането в пяната се държи на сравнително ниско ниво, което е благоприятно за нейното окончателно имплозия. В последния етап на имплозия скоростта на стената на мехурчетата може да надвиши скоростта на звука вътре в газа му. Това генерира ударни вълни в балона (подобно на тези, произведени, когато самолет пресече звукова бариера), който разгражда балона на малки фрагменти, които впоследствие се превръщат в отправна точка за по -нататъшни кавитационни събития.
Защитете слуха си:
Сривът на кавитационни мехурчета, генерирани по време на ултразвуковия процес, предизвиква силен широк спектър на „съскащ„ шум “, като децибелите надвишават 100 децибела. Ето защо е много важно да се вземат предпазни мерки за здраве и безопасност при използване на ултразвукови течни процесори.