超聲波除垢的原理分析

日期：

2020-02-24

超聲波除垢防垢設(shè)備主要是利用超聲波的 "空化"效應(yīng)， "化學(xué)" 效應(yīng)， "剪切" 效應(yīng)，使強(qiáng)聲場(chǎng)處理流體，讓流體中成垢物質(zhì)在超聲場(chǎng)作用下，其物理形態(tài)和化學(xué)性發(fā)生一系列變化，使之分散，粉碎，松散，松脫而不易附著管壁形成積垢。

　　一、空化效應(yīng)

　　超聲波振動(dòng)在液體中傳播的音波壓強(qiáng)達(dá)到一個(gè)大氣壓時(shí)，其功率密度為0.35W/cm2，這時(shí)超聲波的音波壓強(qiáng)峰值就可達(dá)到真空或負(fù)壓，但實(shí)際上無(wú)負(fù)壓存在，因此在液體中產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超聲波壓強(qiáng)反向達(dá)到最大時(shí)破裂，由于破裂而產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊將物體表面的污垢撞擊下來(lái)。這種由無(wú)數(shù)細(xì)小的空化氣泡破裂而產(chǎn)生的沖擊波現(xiàn)象稱為“空化”現(xiàn)象。

　　二、活化效應(yīng)

　　超聲波在液體中通過(guò)“空化”作用，可以使水分子裂解為H·自由基OH·自由基。而OH·自由基與積垢物質(zhì)離子可以形成諸如氫氧化鈣、氫氧化鎂等的配合物，從而增加水的溶解能力，使其溶解積垢的能力相對(duì)提高，也就是說(shuō)，超聲波能提高流動(dòng)液體和積垢物質(zhì)的活性，使積垢物質(zhì)在液體中形成分散沉積體而不在管壁上形成硬垢。

　　三、剪切效應(yīng)

　　當(dāng)超聲波由結(jié)垢換熱器金屬外表面向里傳播時(shí)，即會(huì)引起金屬換熱界面上的垢質(zhì)隨金屬振動(dòng)，但由于垢質(zhì)和金屬的性態(tài)和彈性阻抗不同，垢質(zhì)與金屬會(huì)在換熱界面上形成剪切應(yīng)力作用。作用導(dǎo)致界面上的垢質(zhì)層疲勞、裂紋、破碎而脫落，這就是剪切效應(yīng)。

　　四、抑制效應(yīng)

　　通過(guò)超聲波的作用改變液體主體的物理化學(xué)性質(zhì)，能抑制水中離子在壁面處的成核和長(zhǎng)大。因此，減少粘附于換熱面上成垢離子的數(shù)量。實(shí)踐研究證明，超聲波作用時(shí)間越長(zhǎng)防止成垢物質(zhì)結(jié)垢效果越佳。總之，水在超聲波作用下，當(dāng)超聲波能量足夠大時(shí)，即“功率超聲”能夠在常溫、常壓的環(huán)境條件下，使傳導(dǎo)介質(zhì)中產(chǎn)生短促的，局部的，極大的高溫、高壓、強(qiáng)電場(chǎng)的極端物理環(huán)境，液體會(huì)產(chǎn)生所謂的“聲空化效應(yīng)”從而引發(fā)許多力學(xué)、物理、化學(xué)、生物等效應(yīng)，達(dá)到液體中防垢、除垢目的。

超聲波技術(shù)在處理流質(zhì)類的結(jié)垢，結(jié)疤上，效果顯著，特別對(duì)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)流速慢，管經(jīng)細(xì)的微循環(huán)系統(tǒng)貢獻(xiàn)尤為明顯。

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