Analyse av to forskjellige handlingsegenskaper brukt av ultralydhomogenisator

Ultralydhomogenisatoren bruker kavitasjon og andre fysiske effekter av ultralydbølger i væsken for å oppnå homogeniseringseffekten. Ultralyd er en forplantningsprosess av mekanisk vibrasjon i et medium. Den har egenskapene til bunking, orientering, refleksjon og overføring. Den produserer hovedsakelig to former for vibrasjon i mediet, nemlig tverrbølger og langsgående bølger. Førstnevnte kan bare genereres i faste stoffer, og sistnevnte kan produseres i fast stoff, væske og gass.

Kavitasjon betyr at under påvirkning av ultralydbølger produserer væsken hulrom eller små bobler på de svakere stedene, og de små boblene pulserer med ultralydbølgene. Ultralyd kavitasjon produserer også en sterk mekanisk handling som produserer en rask stråle eller akustisk rush nær det faste grensesnittet, og skaper en kraftig sjokkbølge i væsken. Den fysiske effekten gjør at ultralydbølger kan danne effektiv agitasjon og strømning i væsken for å ødelegge strukturen til mediet og knuse partiklene i væsken, hovedsakelig på grunn av kollisjonen mellom væskene, mikrofasestrømmen og sjokkbølgen.

Teoretisk sett vil en sprengende kavitasjonsboble generere trykk på over 10,000 psi og temperaturer på 20,000 grader F (11,000 grader), og sjokkbølgen vil raskt stråle ut utover i det øyeblikket den sprakk. Energien som frigjøres av en enkelt kavitasjonsboble er veldig liten, men millioner av kavitasjonsbobler brister samtidig hvert sekund. Den kumulative effekten vil være veldig sterk, og den sterke slagkraften vil skrelle av smuss på overflaten av arbeidsstykket. , som er karakteristisk for all ultralydrengjøring.

Hvis ultralydenergien er stor nok, vil det oppstå kavitasjon overalt i rensevæsken, slik at ultralydbølger effektivt kan rense bittesmå sprekker og hull. Kavitasjon fremmer også kjemiske reaksjoner og akselererer oppløsningen av overflatefilmen. Men bare når væsketrykket i et bestemt område er lavere enn gasstrykket i boblen vil det oppstå kavitasjon i dette området, så denne betingelsen kan tilfredsstilles når ultralydamplituden generert av transduseren er stor nok. Den lille kraften som kreves for å generere kavitasjon kalles det kritiske punktet for kavitasjon. Ulike væsker har forskjellige kavitasjonskritiske punkter, så ultralydenergien må overstige dette kritiske punktet for å oppnå renseeffekten. Det vil si at kun når energien overstiger det kritiske punktet kan det genereres kavitasjonsbobler for ultralydsrensing.