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超聲波液體空化設(shè)備_化學(xué)反應(yīng)加速器
超聲波液體空化設(shè)備有多種作用,其中,
種作用:對液體具有攪拌勻化作用,大振幅的超聲波輻射到液體介質(zhì)中,能是液體介質(zhì)分子發(fā)生劇烈的振蕩,與單純的加熱和機械攪拌相比,超聲波的攪拌作用能更加有效的使化學(xué)反應(yīng)物充分混合,增加分子間的接觸面積,從而更加高效快速的促進化學(xué)反應(yīng)的進行。
第二種作用:超聲波在液體中產(chǎn)生空化效應(yīng),在液體中產(chǎn)生無數(shù)個即興即滅的小氣泡,在微觀小環(huán)境帶來極大地壓力變化和溫度變化,隨著小氣泡的產(chǎn)生和消亡,微觀環(huán)境里會發(fā)生每秒鐘幾億度的溫度變化,雖然加熱點持續(xù)的時間不過百萬分秒,但是加速了加熱點里的分子的化學(xué)反應(yīng)。
第三是:由于超聲波在液體中傳遞存在著一個正負壓強的交變周期,可使介質(zhì)的質(zhì)點產(chǎn)生顯著的聲壓作用,當(dāng)用足夠大振幅的超聲波輻射液體介質(zhì)時,液體介質(zhì)就會發(fā)生斷裂,形成氣體微泡,微泡進一步增大形成空化氣泡,空化氣泡在大振幅超聲波高壓下液壁發(fā)生潰陷,潰陷的動能在瞬間轉(zhuǎn)化為空化泡內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能,于是產(chǎn)生幾千K的高溫,使空化泡內(nèi)的分子熱解離,變成低溫等離子體,從而增強了化學(xué)反應(yīng)物的反應(yīng)活性,即增加了分子或離子間的碰撞和接觸,使得化學(xué)反應(yīng)快速進行。
第四是:超聲波能有如此廣泛的應(yīng)用呢?原來主要得益于超聲空化反應(yīng),當(dāng)超聲波能量足夠高時,就會產(chǎn)生“超聲空化”現(xiàn)象,即指存在于液體中的微小氣泡(空化核)在超聲場的作用下振動、生長并不斷聚集聲場能量,當(dāng)能量達到某個閾值時,空化氣泡急劇崩潰閉合的過程?？栈瘹馀莸膲勖s0.1μs,它在急劇崩潰時可釋放出巨大的能量,并產(chǎn)生速度約為110m/s、有強大沖擊力的微射流,使碰撞密度高達1.5kg/cm2?？栈瘹馀菰诩眲”罎⒌乃查g產(chǎn)生局部高溫高壓(5000K,1800atm),冷卻速度可達109K/s。超聲波這種空化作用大大提高非均相反應(yīng)速率,實現(xiàn)非均相反應(yīng)物間的均勻混合,加速反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴散,促進固體新相的形成,控制顆粒的尺寸和分布?！?
