超声波怎样粉碎固体?以空气为媒介

来源：学生作业帮编辑：拍题作业网作业帮分类：物理作业时间：2024/05/12 12:22:33

超声波怎样粉碎固体?以空气为媒介
最好能给出超声波的工作能量密度和频率
超声波在空气为介质粉碎固体，需要什么样的频率和波形？多大的功率密度？能达到什么样的粉碎效果（量化）？

超声波的主要特征为：a.波长短,近似作直线传播；在固体和液体内衰减比电磁波小,其传播特性和媒质的性质密切相关.b.能量集中,因而能形成高的温度,产生剧烈振动,引起激震波、液体中的空化作用等,结果产生机械、热、光、电、化学及生物等各种效应.超声波通常被用于过程强化和引发化学反应.由于超声波的瞬时空化可实现高温和局部高温,近年来在中药提取及有机物降解等方面得到了一定的应用.作用原理：（1）空化作用当一定频率的超声波作用于液体是,由于液体中一部分气泡其尺寸适宜,将产生共振现象.此时,大于共振尺寸的气泡在超声波的作用下,被驱出液体外；小于共振尺寸的气泡则在超声波的作用下逐渐变大.接近共振尺寸,声波的稀疏段使气泡迅速涨大,由于摩擦产生电荷；在声波的压缩段,气泡又被突然压缩,直至泯灭.气泡在泯灭过程中,其内部可达数千度高温和几千个大气压的高压,并产生放电、发光现象.这种现象成为“空化现象”.在超声波场中液体中的微小气泡首先经历气泡的振荡及生长过程,及稳态空化；然后是气泡的压缩和崩溃过程,及瞬态空化.空化效应可促进反应、强化传质过程.（2）热效应由于介质吸收超声波及摩擦损耗,分子剧烈振动,超声波的机械能转化为介质的内能,造成介质温度升高.超声波的强度越大,产生的强度越强.因此,控制超声波的强度,可使物质的组织内部温度瞬间升高,加速有效成分的溶出.气泡崩塌之后,泡内“热点”骤然冷却,冷却速度达108K/s.如此急速冷却必将引起原料内部结构急剧变化.（3）机械作用超声波传递的机械能可在液体中形成有效的搅动与流动,从而破坏了介质的结构,粉碎了液体中的颗粒,从而产生了普通低频机械搅拌起不到的效果.这种机械作用可产生击碎、切割及凝聚等效果.除上述三个作用外,超声波还具有湍动效应、微搅动效应、界面效应和聚能效应等四个附加效应.特点 ○1 与常规提取方法比,超声波提取具有提取时间段、无需加热等特点,可以避免高温对有效成分的破坏,适合于热敏性物料的提取.○2 提取物的有效成分含量高,有利于进一步的精制.○3 溶媒用量少,可有效降低成本.○4 有效成分的提取率高,原料利用充分,提高经济效益.○5 对大多数有效成分的生理活性基本无影响.

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