超声波清洗机具有很广泛的应用领域,可以在工业、商用、家用等领域使用。同时在科研实验机构也能够完全满足,因此有了实验室超声波清洗机出现,但在科研实验机构,超声波清洗机除了满足常规清洗应用,也能够完全满足实验室中的一些实验需求,如粉末颗粒的分散溶解、中药萃取提取物、溶剂与溶液间的乳化及实验过程提升催化物的加速催化等等的应用。
超声波清洗机是一个多学科结合的产品,随着产品的进步和深入发展,可预见,超声波清洗在未来可延伸到更广阔的新兴领域。
超声波是一种疏密交替的纵波,超声波在液体中传播时能使液体质点出现稀疏状态和密集状态,在密集状态区,液体质点承受正压力,而在稀疏状态区则承受拉力。当拉力超过液体质点间相互引力(静压力)时,原来密集的质点会被拉力撕开一个空洞,形成真空空穴,此时溶解在液体中的气体会瞬间进入空穴形成气泡。而当稀疏状态区转变为密集状态区时,气泡又被绝热压缩,并挤压崩塌。这种过程在超声场中周而复始,循环不断,真空气泡也就不断地产生、长大、崩塌、消失,此现状称为空化效应。
超声波是一种机械波,是机械振动在媒质中的传播。当超声波在液体中传播时,液体质点受到声波的扰动后会在其平衡位置附近做微小振动,液体质点没有宏观上的移动和迁移,但其振动速度和加速度很大。例如声强为1.0W/cm²、频率为20kHz的超声波在水中传播(暂不考虑其非线性效应),如果液体质点位移振幅为5um,则质点要经受压力在正负1.68atm之间以每秒2万次的重复频率做周期性变化的作用,质点振动速度约为0.63m/s,而振动的加速度达到7.9x10
m/s²,大约为重力加速度的8000倍。这样激烈而快速变化的机械运动,对于附着在固体表面的灰尘等不溶性固体颗粒,强大的剪切作用足以使固体颗粒从待清洗物体表面脱落,进而达到清洗的目的。
随着超声波频率的增加,波长短,声场中质点的稠密区与稀疏区界线模糊,液态声场中空化现象消失,此时表现更多是加速度的能量,达到重力加速度的10
超声波清洗可以看成是固-波两相组成的非均匀介质系统。在固-液界面,原来附着在界面的气泡或游离过来的空化气泡,受到声场中力的作用,使得气泡在1/4波长的范围内不断循环运动,并向工件表面聚集。不一样的尺寸的气泡经历多次循环后进入共振状态,最终形成空化。真空球形气泡在碰到固体壁面前,气泡前、后液体由于壁面的阻挡,产生了不平衡的力,使得气泡周围的液体向气泡中心运动,气泡发生变形。在与壁面垂直方向,液体运动速度的差别导致液体动量不平衡,从而引起气泡崩塌时以喷注形式冲向壁面,形成微射流。
介质的非线性特性:固体介质的非线性来源主要有两个方面,一是具有分布性特点的经典非线性,与材料的晶体缺陷与晶格的非简谐性相关,如晶格错配、晶格畸变等;二是材料组织架构变化导致的应力-应变非线性,如位错、析出相、微孔洞、微裂纹、微塑性变形等。这些非线性特性使得超声波在传播过程中发生波形畸变,产生非线性效应。
有限振幅声波的传播:当超声波在介质中以有限振幅传播时,会增大介质或材料应力-应变关系的非线性,导致声波波形畸变,产生非线性效应。
以上超声波清理洗涤设施具有的几大作用,用在实验室超声波清洗机设备,既满足了实验室清洗仪器、器皿等需求,也能够完全满足实验中萃取、乳化、混匀和溶解等使用。