大功率超聲波液體處理的原理

一、概述：

超聲波是指頻率為2×10⁴ Hz～10⁷ Hz的聲波，它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)，通過機(jī)械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。尤其是大功率的超聲波，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化作用，從而在局部形成瞬時(shí)高溫，高壓、真空和微射流。對(duì)化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)，造成了一個(gè)非常有利于反應(yīng)過程的局部小環(huán)境，能大大提高反應(yīng)速度，降低反應(yīng)條件。對(duì)生物質(zhì)提取而言，會(huì)造成植物細(xì)胞壁的破壞和溶劑的快速滲透，使被提取的有效成分迅速溶解到溶劑中，從而提高提取率、縮短提取時(shí)間、節(jié)省溶劑。超聲波用于生物質(zhì)資源加工則是近年來研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，其中具代表性的工作是超聲波用于植物有效成分的強(qiáng)化提取和超聲波用于生物柴油的制備。

    超聲波化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)生物質(zhì)提取所選取的頻率范圍為15KHz ～ 100KHz，其中頻率20KHz左右的超聲波使用為普遍，主要是因?yàn)樵谕瑯拥墓β蕳l件下，較低的超聲頻率更易產(chǎn)生空化效果。大量的應(yīng)用實(shí)踐也證明了20kHz有效，并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

二、工作原理：

   杭州精浩機(jī)械有限公司積極研發(fā)生產(chǎn)新的大功率超聲波應(yīng)用設(shè)備。瞄準(zhǔn)新技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)際，在國(guó)內(nèi)開發(fā)出大功率超聲波生物柴油處理設(shè)備。該設(shè)備不改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，安裝操作也非常方便。

超聲波聲化學(xué)系統(tǒng)由超聲波振動(dòng)部件和超聲波驅(qū)動(dòng)電源兩部分構(gòu)成：超聲波振動(dòng)部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭，用于產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，并將此振動(dòng)能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動(dòng)，振幅一般在幾個(gè)微米。這樣的振幅功率密度不夠，不能直接使用。變幅桿按設(shè)計(jì)需要放大振幅，隔離反應(yīng)溶液和換能器，同時(shí)也起到固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動(dòng)傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學(xué)反應(yīng)液體中。

超聲波驅(qū)動(dòng)電源（超聲波發(fā)生器）包括整流電路，振蕩電路，放大電路，反饋電路，跟蹤電路、保護(hù)電路，匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動(dòng)超聲波振動(dòng)部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時(shí)序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時(shí)間和間歇時(shí)間。

三、產(chǎn)品特點(diǎn)

杭州精浩機(jī)械有限公司自主研發(fā)的聲化學(xué)處理系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

1.      具有實(shí)驗(yàn)室級(jí)和工業(yè)級(jí)兩大類產(chǎn)品，各種型號(hào)（功率50W——3000W），滿足不同客戶的需求。

2.      能量轉(zhuǎn)化效率高，達(dá)到80%以上。

3.      超聲波系統(tǒng)振幅穩(wěn)定，持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，采用九節(jié)工具頭設(shè)計(jì)（工業(yè)級(jí)），輻射面積較傳統(tǒng)工具頭增大2.5倍。

4.      采用超聲波數(shù)控電源（目前限于工業(yè)級(jí)聲化學(xué)系統(tǒng)），全數(shù)字電路控制，抗干擾能力強(qiáng)。

5.      頻率、功率可實(shí)時(shí)監(jiān)控，功率分檔可調(diào)，具有自動(dòng)報(bào)警保護(hù)功能，操作簡(jiǎn)便。

6.      工業(yè)級(jí)聲化學(xué)系統(tǒng)可適用于高溫高壓高粘度的工作環(huán)境（300℃以內(nèi)，10atm以內(nèi)），返修率低于2%。

7.      根據(jù)客戶要求，可為客戶量身制定使用方案。