Účinky ultrazvukových vibrací - teplo a kavitace

Ultrazvuk s vysokým výkonem může mít různé účinky na proces (někdy dokonce žádné užitečné účinky), takže je důležité porozumět možným účinkům a jejich příčinám. Toto jsou hlavní (možné) dopady:

Horečka

Vysokoenergetické mechanické vibrace lze snadno přeměnit na teplo prostřednictvím tření na rozhraní mezi různými součástmi nebo tlumením v materiálu (vnitřní tření). Tento efekt se využívá při svařování, kde je účinnost svařování plastů a kovů vysoká, protože teplo vzniká přesně tam, kde je potřeba – na spojovaném povrchu. Tento dopad může být také omezením - to, o čem mluvíme, je ztráta výkonu způsobená přeměnou energie na teplo uvnitř a na rozhraní mezi převodníky, zesilovači a ultrazvukovými generátory.

Kavitace

Kdykoli se tlak prostředí sníží, sníží se i bod varu kapaliny. Pokud tlak dostatečně klesne, kapalina se začne vařit bez zahřívání (protože bod varu klesne pod pokojovou teplotu). Když tato situace nastane v malém rozsahu, vznikají malé bublinky v důsledku místního snížení tlaku – tomu se říká kavitace. Může se vyskytovat v kapalinách vystavených ultrazvukovým vibracím nebo v oblastech s nízkým tlakem generovaným jinými pohyby (jako jsou lodní šrouby). Většina efektů není způsobena tvorbou parních bublin, ale jejich zničením. Oblast nízkého tlaku je vysoce lokalizovaná a neustále se mění (u ultrazvukových stojatých vln je doba mezi nejnižším a nejvyšším tlakem obvykle 10 až 25 mikrosekund). Bubliny mohou existovat pouze při nízkém tlaku - jsou velmi nestabilní, když je tlak vysoký, takže se prudce zhroutí a okamžitě vytvoří obrovskou teplotu a tlak. Samozřejmě ke kolapsu každé bubliny dochází ve velmi malém objemu na mikroskopické úrovni, ale pod silným a rovnoměrným ultrazvukovým polem se miliony bublin v celé kapalině vytvoří a rozbijí tisíckrát za sekundu, což ovlivní celkový vlastnosti kapaliny. Tento efekt byl využit v sonochemii a ultrazvukovém čištění. Miliony jednotných ultrazvukových polí v celé kapalině se vytvoří a rozbijí tisíckrát za sekundu, takže mohou ovlivnit celkové vlastnosti kapaliny. Tento efekt byl využit v sonochemii a ultrazvukovém čištění. Miliony jednotných ultrazvukových polí v celé kapalině se vytvoří a rozbijí tisíckrát za sekundu, takže mohou ovlivnit celkové vlastnosti kapaliny. Tento efekt byl využit v sonochemii a ultrazvukovém čištění.