超聲波清洗機(jī)清洗的主要機(jī)制是超聲空化以及高強(qiáng)超聲波的機(jī)械效應(yīng)、非線性效應(yīng)。接下來，通海機(jī)械就主要說說超聲波清洗機(jī)如何通過空化作用實(shí)現(xiàn)清洗物品上的有機(jī)物的。
空化效應(yīng)是液體介質(zhì)中普遍存在的一種自然現(xiàn)象。某一頻率聲波或超聲波作用于液體介質(zhì)時(shí)，液體介質(zhì)會經(jīng)歷周期性的壓縮、膨脹過程。當(dāng)處于膨脹相對時(shí)，如果此時(shí)聲壓的幅值小于液體所在溫度的飽和蒸汽壓，即出現(xiàn)負(fù)壓，在液體中的薄弱區(qū)域會產(chǎn)生所謂“液體斷裂”現(xiàn)象，原來溶解在液體中的氣體會以氣核形式析出，形成空穴。這些空穴(氣核)通常稱為空化核?？栈嗽谪?fù)壓作用下，在聲波膨脹相內(nèi)迅速長大，直徑為幾個(gè)微米至數(shù)十微米不等;在隨后到來的壓縮相中，這些空化核在正壓的作用下體積急劇減小，繼而產(chǎn)生體積變化的周期性震蕩(穩(wěn)態(tài)空化)，或者聲壓達(dá)到某一閾值(空化閾值)后快速閉合直至崩潰(瞬間空化)。一般稱這種現(xiàn)象為聲空化，聲空化的作用主要表現(xiàn)在下述兩個(gè)方面：
1、氣泡內(nèi)部及外部極小的空間區(qū)域內(nèi)
氣泡在閉合、崩潰之前，在氣泡內(nèi)部會產(chǎn)生高溫、高壓、甚至發(fā)光等現(xiàn)象。泡內(nèi)的高溫(5300K以上)、高壓(50MPa以上)會使氣泡內(nèi)的水蒸氣等物質(zhì)發(fā)生常溫下難以發(fā)生的物理化學(xué)變化，主要包括：發(fā)生所謂的“水相燃燒”的熱分解反應(yīng)，空泡內(nèi)的水蒸氣以及在氣泡膨脹相內(nèi)由氣泡壁擴(kuò)散進(jìn)去的溶質(zhì)蒸汽都可能被熱分解;空化泡產(chǎn)生的高溫、高壓，可以將含水溶液中的H2O水分子分解為·H和·OH自由基。·OH自由基氧化能力僅次于氟的羥基自由基·OH，由·OH結(jié)合成的H2O2(過氧化氫),可以直接氧化水中的有機(jī)體，聚合物，發(fā)生“自由基氧化反應(yīng)”;空泡潰滅時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓超過了水的臨界點(diǎn)，將發(fā)生“超臨界水氧化反應(yīng)”。超臨界水被認(rèn)為是氧化有機(jī)物的良好介質(zhì)，可以去除水中的有機(jī)污染物，是人們關(guān)注的處理有機(jī)污染物的方法之一。
2. 氣泡外部
在氣泡外部，由于氣泡的劇烈閉合、崩潰，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的向外輻射的沖擊波，沖擊波的速度可以達(dá)幾個(gè)馬赫。同時(shí)，氣泡內(nèi)部高壓的釋放、高溫急劇降落，可以形成極大的壓力和溫度梯度。強(qiáng)大的沖擊波，作用于氣泡周圍的液體介質(zhì)，會使液體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如發(fā)生乳化現(xiàn)象;作用于固體表面的附著物，反復(fù)的沖擊一方面破壞附著物與固體表面的吸附，另一方面也會引起附著層的疲勞破壞，從而從固體表面脫落;如果附著層中有微小的縫隙存在，空化氣泡就可以“鉆入”裂縫中發(fā)生作用，使附著層被剝離;對于油污等不可溶液體附著層，由于超聲空化的乳化作用，清洗液與不可溶附著層在界面處發(fā)生O/W型乳化，俗稱水包油。污染物隨乳狀液進(jìn)入清洗液中，在這類物質(zhì)的清洗中，甚至不需要使用化學(xué)清洗劑也能達(dá)到去除油污的效果;作用于脫落下來的污染物和清洗液中的微生物、細(xì)菌、大分子團(tuán)等，可使其粉碎、降解、分散。
通過分析可以看出，在不涉及發(fā)光現(xiàn)象機(jī)制條件下，可以粗略認(rèn)為：空化過程中氣泡內(nèi)部以化學(xué)效應(yīng)為主，氣泡外部以物理效應(yīng)為主，氣泡潰滅后兩者聯(lián)合發(fā)生作用。
單一氣泡產(chǎn)生的激波作用距離是“近程”的，由于介質(zhì)的吸收等因素很快就會耗散掉。但在功率超聲產(chǎn)生的聲場中，由于存在大量的空化氣泡，整體累積作用相當(dāng)明顯。另外，在泡內(nèi)形成的自由基、過氧化氫等強(qiáng)氧化劑隨著氣泡的潰滅進(jìn)入到氣泡周圍的液體中，對液體中的有機(jī)物、聚合體產(chǎn)生氧化作用。
綜上所述，就是超聲波清洗機(jī)如何通過空化作用實(shí)現(xiàn)物品清洗的，希望對您有幫助。
