Использование ультразвука в гидродинамических процессах

Под действием упругих колебаний среды происходит слипание (коагуляция) взвешенных в газообразной среде частиц. Этот принцип используется при ультразвуковой очистке газовых неоднородных систем.

Эффективность увеличения акустических колебаний взвешенных в газе частиц тем выше, чем меньше частота колебаний, размер частиц и плотность среды.

При увеличении частоты колебаний и размера частиц начинают сильно сказываться инерционные свойства частиц, в связи с чем амплитуда их колебаний уменьшается.

В системах с различным дисперсным составом частицы неодинакового размера колеблются с разными амплитудами и фазами по отношению к колебаниям частиц газа.

Эффективность звуковой коагуляции определяется интенсивностью звукового поля. Существует минимум интенсивности (пороговый уровень), характеризующий начало коагуляции, — 0,1—0,15 вт/см2. Для аэрозоля каждого вида существует свой оптимум частот, лежащий в пределах 1— 50 кГц.

Кроме звукового поля процесс коагуляции зависит от формы частиц, их адгезионных свойств, состояния поверхности и др.

Процесс акустической коагуляции определяется силами взаимного притяжения между колеблющимися частицами. На процесс коагуляции оказывает влияние звуковое давление.

При очистке ультразвуком частицы дыма перераспределяются: максимум концентрации дыма наблюдается в пучности, а минимум — в узле волны; в пучностях волны происходит концентрация дисперсной фазы в виде агрегатов скоагулированных частиц дыма известным способом (например, в циклонах).

Очень важно, что акустическая очистка допускает использование высоких температур до 800"С.

Ультразвук можно использовать и для получения аэрозолей, например, при получении горячего дыма для копчения продуктов на основе коптильной жидкости.

С этой целью диспергированную жидкость подают на сферический излучатель ультразвука. Под действием фонтанирующего эффекта ультразвука жидкость диспергируется в газе. Образующийся туман проходит через сепаратор, где из него удаляются крупные капли жидкости и отводится образующаяся аэрозоль.

При таком способе образования аэрозолей средняя дисперсность частиц — 0,5 мкм; она определяется частотой ультразвука: чем выше частота колебаний, тем меньше размер частиц аэрозоля.

С помощью ультразвуковой фильтрации можно разделять жидкие неоднородные системы. Подаваемая в ультразвуковой фильтр суспензия подвергается воздействию ультразвука от магнитострикционного преобразователя. Под действием звуковых волн твердые частицы суспензии коагулируют и в виде осадка собираются в нижней части аппарата. Жидкая фаза вытекает через штуцер в верхней части аппарата.