逆流超聲波設(shè)備強(qiáng)度及輻照時間成比例

連續(xù)逆流提取設(shè)備逆流超聲波設(shè)備是物質(zhì)介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械波,其頻率范圍為2×104～2×109Hz。逆流超聲波設(shè)備在物質(zhì)介質(zhì)中形成介質(zhì)粒子的機(jī)械振動,這種含有能量的超聲振動引起的與媒質(zhì)的相互作用,可以歸納為熱作用、機(jī)械作用和空化作用。(1)熱作用:逆流超聲波設(shè)備在媒質(zhì)內(nèi)傳播過程中,其振動能量不斷地被媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏蛊渥陨頊囟壬?當(dāng)強(qiáng)度為I的平面逆流超聲波設(shè)備在聲壓吸收系數(shù)為α的媒質(zhì)中傳播時,單位體積Q媒質(zhì)中逆流超聲波設(shè)備作用t秒產(chǎn)生的熱量為Q=2αIt,即與媒質(zhì)的吸收系數(shù)、逆流超聲波設(shè)備強(qiáng)度及輻照時間成比例。(3)空化作用:在超聲產(chǎn)生的壓力波作用下,媒質(zhì)中分子的平均距離隨著分子的振動而變化,當(dāng)對液體施加足夠的負(fù)壓時,分子間距離超過保持液體作用的臨界分子間距,就會形成空穴,一旦空穴形成,它將一直增長至負(fù)聲壓達(dá)到極大值,但是在相繼而來的聲波正壓相內(nèi)這些空穴又將被壓縮,其結(jié)果是一些空化泡將進(jìn)入持續(xù)振蕩,而另外一些將完全崩潰。Flynn把空化分為瞬態(tài)空化(指聲強(qiáng)度大于10W/cm2時產(chǎn)生的生存周期較短的空化泡)和穩(wěn)態(tài)空化(指在聲強(qiáng)度較低時產(chǎn)生的空化泡,其大小在其平衡尺寸附近振蕩,生成周期達(dá)數(shù)個循環(huán))液體內(nèi)可同時產(chǎn)生上述兩種空化作用,且在一定條件下,穩(wěn)態(tài)空化可轉(zhuǎn)化成瞬態(tài)空化,瞬態(tài)空化絕熱收縮至崩潰時極短時間在空化泡周圍的極小空間內(nèi)可產(chǎn)生5000K以上的高溫和約5×107Pa的高壓,溫度變化率高達(dá)109K/s,并伴生強(qiáng)烈的沖擊波和(或)時速達(dá)400km的微射流,從而提供了一種新的非常特殊的物理環(huán)境[1,2]。由于逆流超聲波設(shè)備的以上作用,可以產(chǎn)生以下效應(yīng):①力學(xué)效應(yīng)如攪拌作用、分散效應(yīng)、破碎作用、除氣作用、成霧作用、凝聚作用、定向作用;②熱學(xué)效應(yīng)如媒質(zhì)吸收熱引起的整體加熱、邊界處的局部高溫高壓等;③光學(xué)效應(yīng)如引起光的衍射、折射、聲致發(fā)光;④電學(xué)效應(yīng)如超聲電鍍、壓電;⑤化學(xué)效應(yīng)如加速化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生新的化學(xué)反應(yīng)物。究竟產(chǎn)生何種效應(yīng)