[实用新型]超声空化强化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声空化领域，尤其涉及一种超声空化强化装置。

背景技术

超声波的空化效应是指当超声波在流体中传播时，在周期性的声场压力作用下，流体中出现大量微小的空泡随着声压不断进行周期性的膨胀和溃灭运动的现象。液体声空化的过程是集中声场能量并迅速释放并最终高速溃灭的动力学过程。空泡膨胀-溃灭的过程时间极短（在数纳秒至微秒之间），气泡内的气体受压后急剧升温，在其周期性振荡特别是溃灭过程中，会产生瞬时高温、高压，并使气泡内核液体界面的介质裂解。超声空化的这一特性为一些化学反应提供了独一无二的环境，使一些在常温常压下难以发生的化学反应得以发生，超声空化的这种声化学效应在能源、化工、医药等领域具有许多潜在应用。但是目前声化学反应器的效率普遍较低，经济性差，而且由于换能器辐射面空蚀产生的碎屑可能污染被处理液体，由此限制了声化学的大规模工业应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供了一种通过提供气核源的方式增加空泡个数、提高空泡密度、增强空化效果以及避免辐射面空蚀的超声空化强化装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种超声空化强化装置，所述装置包括换能器和气核源，其中：

所述换能器将电能转换为超声波，所述超声波通过换能器辐射面进入到液体中，并在所述液体中形成声场；

所述气核源向所述液体中提供气核，所述气核与液体中的气核在所述声场的作用下在所述液体中形成空泡，所述空泡聚集形成空化云。

优选地，所述换能器的平均辐射声强为2-6W/cm²。

优选地，所述换能器的工作频率为10kHz-100kHz。

优选地，所述换能器的辐射面为光滑辐射面。

优选地，所述气核源与所述辐射面间距为0.5-4cm。

优选地，所述装置还包括换能器保护罩，罩合在所述装置外面，用于保护所述换能器及防止高频高压电流的泄漏。

优选地，所述装置还包括防空载装置，用于当所述装置中所述液体少于预设液体量时断开电源。

本实用新型带来的有益效果是：本实用新型提供了一种超声空化强化装置，通过在换能器辐射面附近的超声场中安置一个气核源，使得该气核源不断产生大量气核，这些气核在声场的作用下形成空泡，并生成空化云，以此来增强空化效应。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的超声空化强化装置的原理示意图；

图2为本实用新型一实施例中超声空化强化装置主视图;

图3为本实用新型一实施例图2中超声空化强化装置的剖面图;

图4为本实用新型一实施例中气核源提供气核产生空泡的图示;

图5为本实用新型一实施例中超声空化强化装置的声化实验数据示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型一实施例中的超声空化强化装置的原理示意图。

如图1所示，在本实施例中，超声空化装置包括换能器101、换能器辐射面102和气核源103，其中：

换能器101用于将电能转换为超声波。具体的，本实施例中优选换能器101的平均辐射声强为2-6W/cm2，工作频率为10kHz-100kHz。其中，本实施例中优选换能器101的辐射面光滑，没有明显的瑕疵，并且在换能器101的辐射面上不粘附其他类型的空化云（如：Smoker，CBS等）。

换能器辐射面102用于将换能器101产生的超声波传递给液体，使液体处于超声波产生的声场当中。实施例中，换能器辐射面102是换能器与液体接触的那个表面，为换能器的前盖板，将超声振动传递给流体。

气核源103用于为超声强化装置提供大量气核。具体的，实施例中气核源103应包含尽可能多的微小罅隙，并尽可能的减少对声场的干扰。本实施例中优选气核源103为丝网。其中，丝网与换能器辐射面的距离约为0.5-4cm。本实施例中优选丝网作为气核源，丝网中有很多的小罅隙，能够为超声空化强化装置提供大量的气核，气核在换能器101产生的超声波，即在声场作用下形成空泡，大量的空泡聚集进一步形成空化云104。在本实施例中，换能器101将电能转换为超声波通过换能器辐射面102作用于液体，当气核源为丝网时，本实用新型提供的超声空化强化装置所产生的空化云形状为锥形。本实用新型所提供的实施例中的气核源103的作用就在于提供气核以增加空泡个数、提高空泡密度，进而增强空化效果，避免辐射面空蚀的超声强化。