Analyse af to forskellige handlingskarakteristika brugt af ultralydshomogenisator

Ultralydshomogenisatoren bruger kavitationen og andre fysiske effekter af ultralydsbølger i væsken for at opnå homogeniseringseffekten. Ultralyd er en udbredelsesproces af mekanisk vibration i et medium. Det har karakteristika af sammenklumpning, orientering, refleksion og transmission. Det frembringer hovedsageligt to former for vibration i mediet, nemlig tværgående bølger og langsgående bølger. Førstnævnte kan kun genereres i faste stoffer, og sidstnævnte kan produceres i fast, flydende og gas.

Kavitation betyder, at væsken under påvirkning af ultralydsbølger producerer hulrum eller små bobler på de svagere steder, og de små bobler pulserer med ultralydsbølgerne. Ultralydskavitation producerer også en stærk mekanisk handling, der producerer en hurtig stråle eller akustisk rush nær den faste grænseflade, hvilket skaber en kraftig stødbølge i væsken. Den fysiske effekt betyder, at ultralydsbølger kan danne effektiv omrøring og flow i væsken for at ødelægge mediets struktur og smadre partiklerne i væsken, primært på grund af kollisionen mellem væskerne, mikrofasestrømmen og stødbølgen.

Teoretisk set ville en bristende kavitationsboble generere tryk på over 10,000 psi og temperaturer på 20,000 grader F (11,000 grader), og stødbølgen ville hurtigt udstråle udad i det øjeblik det brast. Den energi, der frigives af en enkelt kavitationsboble, er meget lille, men millioner af kavitationsbobler brister på samme tid hvert sekund. Den kumulative effekt vil være meget stærk, og den stærke slagkraft vil skrælle snavset af på overfladen af ​​emnet. , som er karakteristisk for al ultralydsrensning.

Hvis ultralydsenergien er stor nok, vil der opstå kavitation overalt i rensevæsken, så ultralydsbølger kan effektivt rense bittesmå revner og huller. Kavitation fremmer også kemiske reaktioner og fremskynder opløsningen af ​​overfladefilmen. Men kun når væsketrykket i et bestemt område er lavere end gastrykket i boblen, vil der opstå kavitation i dette område, så denne betingelse kan opfyldes, når ultralydsamplituden genereret af transduceren er stor nok. Den lille effekt, der kræves for at generere kavitation, kaldes det kavitationskritiske punkt. Forskellige væsker har forskellige kavitationskritiske punkter, så ultralydsenergien skal overstige dette kritiske punkt for at opnå renseeffekten. Det vil sige, at kun når energien overstiger det kritiske punkt, kan der dannes kavitationsbobler til ultralydsrensning.