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1、第卷第期化学工程犷以0,+10!∀∀年!#月日∃%&∋(∃)∗&+,(+&&−(+,.∃%(+)/价200!∀∀超声波消除泡沫的研究子3、来九吕文舫.陕西省化学研究所,西安4!##5∀/.同济大学/研究了超声波消除泡沫的原理,通过实验得出消泡时间、起泡剂浓度与颇率之间的关系,从。而为工业应用提供了重要的工艺参数6关键词超声波泡沫消泡原理‘“7,。超声波是频率在义!#一又!#%范使泡沫破裂甚至破坏它的分子结构围。,。,内的声波它具有许多独特的性能因此./声压作用当声波通入泡沫中时由、
2、生,在化工物医学及农业等许多部门得到应于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏作,用对于促进工农业生产和技术的进步起着用,如图!所示。重要的作用。0600斗0,0’8,,0。0丫二竺‘,·’,夕二,、⋯一66。6飞,06,62>0?道⋯!消泡原理苏0娜·6叮分价飞=>‘超声波的消泡原理是由以下特性所决定06’0卜。的!图分子的压缩和稀疏,.9/超声波具有较大的功率这是因为。,,此时泡沫所受的压力发生变化由于超当声波到达某一物质时由于声波的作用使。,泡沫中的物质分子也随之振动分子振动的声波具有很大的
3、能量就使泡沫产生很大的。频率决定了分子振动的速度。频率愈高,速声压作用当液体中通入一般强度的超声波,。度愈快。分子由于振动所获得的能量,除了时产生的附加压力可达∀#一∃%&∋泡沫,,,与分子的质量有关外还与分子振动速度的在未受到超声波作用前只受到大气压力当,平方有关。所以声波的频率愈高,分子得到超声波加到泡沫上后如果声波振动使其压,,。,<(的能量也愈高例如频率为!#:#;%超声缩则其所受压力增大促使泡沫破裂如,,波的能量比频率为!###%7的声波的能量果声波振动使分子稀疏则泡沫所受压力小。。大
4、!#万倍超声波的机械能量使物质分子于大气压力而膨胀破裂这种破裂作用特别产生很大的加速度。如果把超声波作用在液容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方,体中,使液体质点所达到的加速度,可能比因为这些地方泡沫的强度特别低。,。,重力加速度大几十万倍甚至更大这样巨根据超声波的上述特性利用超声波来,,,。,大的加速度会使液体质点产生急速的运动消除泡沫无疑具有很大的利用价值为此一)∀一,在不同性质的我们利用不同频率的超声波,。图泡沫中进行试验均取得了满意的结果为利用超声波消除泡沫的试验装置示意(图。,,认00
5、已0一99日一超声发生装里,0!0一换能器≅寥长普获丘Α>叶片Α图超声波发生装置示意图图试验装置示意图本试验采用了对机电转换效率有效高输用,。螺旋叶片搅拌液体使其产生泡沫超出的压电陶瓷型超声换能器由于压电陶瓷,泡沫随即,,声发生器沿水平方向发出超声波伸缩的变形量很小即使在共振条件下伸。00###一#。被消除缩的振幅一般只有19ΒΒ为Χ,,提高消泡效率将振幅扩大在振子前端设。超声波发生装置计如图Δ所示的超声聚能器为了获得较大。,图为超声波发生装置示意图由高频的振幅)应使聚能器的固有振动频率和
6、外,,。,电源产生的超声频电振荡通过换能器转换激振动频率相等处于共振状态因此聚为,。机械振动然后将超声振动传送至聚能器能器的长度应等于超声振动的半波长或整数,,6因聚能器均为超声频振动的半波长整数倍倍其频率方程为因此聚能器的端部可以得到最大的振幅。’,,,、0,’一〔.9−−−,?;∗(.鱼‘∗”二【一>二一二一一一/‘2Ε左∗(少寸Γ」几!下2Ε;∗,Φ淤!;∗≅;“.一鱼一儿,2Ε;∗/,最−小二,叮ΗΗ。Η‘一不厂Ι为频率为声速八甲,,,由计算可知;∗随;∗的增大而有较大−9−6设计
7、时选择ϑ一5。,,幅度的变化当;∗、时振幅放大系数可获得最大值。因此设计时选择聚能器的尺寸;∗(。了0)一一一一9应满足一振幅放大系数.人ϑ/可由−>一一一一五下式6求得,,=凡−!‘一气8:Κ人劫一不不瓦=−,一−,==、!·Κ9Λ;石,/一,二,’八一>Μ1Ν古右,;∗,;∗<。式中与—的关系由频率方程给出Ο6图Δ聚能器圆锥体部分的节面位置可由下式求出一4!一,7,−.如增至Δ#;%/虽然可以缩短消泡时间30一率2Ε左入一;(不一一一不丁几!—几,,,但对同一种溶液来讲减少时间只有!
8、#Π左根据上述方程设计了六种频率.巧!4,。,,7,右所以意义不大频率增加能耗相应也有##和Δ#;%/的聚能器在三种不。同性质和不同浓度的泡沫中进行试验。图所增加为消泡时间、起泡剂浓度和声波频率问关系。的试验结果#结论与讨论,4+;超声波消泡与化学法消泡比较能,不影响产品(降低消泡成本质量与机械消,、、,‘通∗一人日勺工甘泡法比较,+Θ∃#设备体积小功率消耗少消泡的契那旦物口。效率高,4/;把超声波通入液体中可以除去液,还。体中的气泡可以达到防泡于未然的效果此,外各种液体分
