[发明专利]声空化装置

说明书

技术领域

本发明涉及声空化领域，特别涉及一种声空化装置。

背景技术

化学家们在研究中发现，对产生化学反应的溶液施加声场时，可以测量到化学反应的速率的增加，化学产物产量的增多，化学反应条件的降低，甚至能得到新的化学产物。正是由于超声在液体的处理，在很大一个领域，在实验室里表现不凡，以至于兴盛一个独立的学科分支，称为声化学。声化学和声处理在超声学中占据很重要的位置，迄今为止，已被应用到相当多的领域，例如食品、纳米材料合成、制药、化学等。

但声化学或声处理在实验室中取得的成千上万的科研成果却极少转化为生产力，液体中的声处理在实际生活中没有受到应有的重视。应崇福在2005年开展实用化工作并指出导致这一现象的原因部分是因为没有在大范围产生声空化。

图1是直径120mm，频率20.7kHz变幅杆输入声强不同时的锥状空化气泡示意图。其中(a)声强1.8W/cm²,(b)声强3.5W/cm²,(c)声强5.3W/cm²,(d)声强8.2W/cm²。超声变幅杆功率声强加到8W/cm²以后，在变幅杆的浸入水中的顶端形成锥状的空化气泡，此后，随着变幅杆声强的增大，气泡主要形成在变幅杆顶端的附近，最后形成所谓的“空化屏蔽”。这时增加的声能不能有效地输入液体中并在液体的广大范围内产生空化。

因此，单纯地加大功率，简单地“放大”现有的声处理装置及其声功率未必能得到所期望的结果。另外，很大声功率的输入以及很大功率的电声换能设备成本高、维护难、不利于节能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提出声空化装置。所述装置包括：一个容器，用于盛液体；两个轴向在一条直线上相对放置的压电换能器声源；一个声源发生器，用于调整声源的频率、位置、相位中的一个或多个参数。所述的声源发生器与所述压电换能器声源相连。

本发明实施例在远离声源表面的广大区域内产生强空化，在声源表面的区域内不产生强空化，实现对于声空化空间分布的控制。解决了现有声空化主要产生在声源表面，不能在大规模液体中产生的问题。

附图说明

图1为现有技术中的直径120mm，频率20.7kHz变幅杆输入声强不同时的锥状空化气泡示意图；

图2为本发明实施例的声空化装置示意图；

图3为本发明实施例的单、双源作用时水听器测量的最小压力值和距离d的关系曲线对比示意图；

图4为本发明实施例的单双源作用时，碘释放法与水听器法测量结果对比示意图；

图5为直径5cm铝箔在单、双源声场作用下五次失重百分比与位置关系示意图。

具体实施方式

在实验室的试验中，在小规模的试验中，人们用声波在液体中能产生的够数量的、适合品种的声空化，得到比较明显的声处理效果。但当进行大规模的试验时，人们往往沿用小规模时所用的声源方式，单纯加大声功率，加大液体流量，最终发现：这种简单的放大声功率的办法，并不能起到成比例放大的空化效果。

在这条思路受到现有声学技术限制的前提下，本方案考虑另一途径，即从声处理的机理入手来解决这一问题。液体内的声处理，在一般情况下，声并不是主要的直接作用机理，只是间接手段，而声空化才是声处理的机理。那么应该和有可能“巧”用声场特性和其他手段来保证直接作用机理——声空化的高效发挥，而不是只简单地放大声功率，即声空化空间分布的优化控制。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

图2为本发明实施例的一种声空化装置示意图。如图2所示，所述声空化装置包括：一个容器，用于盛液体；两个轴向在一条直线上相对放置的压电换能器声源T1、T2；一个声源发生器，用于调整声源的频率、位置以及相位中的一个或多个参数。所述的声源发生器与所述压电换能器声源相连。其中，基频率主要是通过声源最初设计时确定，在基频率基础上的频率的调整是通过声源中的扫频信号源实现的。声源位置的调整是通过坐标仪或导轨实现的。相位的调整是通过声源电路中的信号延迟设计实现。

要说明的是，为顺利进行声空化，所述液体的量应至少能够将所述声源T1、T2全部浸没。

优选地，所述一个容器，用于盛液体，具体包括：一个容器，用于盛满液体。

优选地，所述容器是矩形容器。当然，所述容器也可以是其它形状的容器，比如圆柱形容器、锥形容器等，在此不做限定。