Ανάλυση δύο διαφορετικών χαρακτηριστικών δράσης που χρησιμοποιούνται από τον υπερηχητικό ομογενοποιητή

Ο ομογενοποιητής υπερήχων χρησιμοποιεί τη σπηλαίωση και άλλες φυσικές επιδράσεις των κυμάτων υπερήχων στο υγρό για να επιτύχει το αποτέλεσμα ομογενοποίησης. Ο υπέρηχος είναι μια διαδικασία διάδοσης μηχανικής δόνησης σε ένα μέσο. Έχει τα χαρακτηριστικά της συσσώρευσης, του προσανατολισμού, της ανάκλασης και της μετάδοσης. Παράγει κυρίως δύο μορφές δόνησης στο μέσο, ​​δηλαδή τα εγκάρσια κύματα και τα διαμήκη κύματα. Το πρώτο μπορεί να δημιουργηθεί μόνο σε στερεά και το δεύτερο μπορεί να παραχθεί σε στερεό, υγρό και αέριο.

Σπηλαίωση σημαίνει ότι κάτω από τη δράση υπερηχητικών κυμάτων, το υγρό δημιουργεί κοιλότητες ή μικρές φυσαλίδες στα πιο αδύναμα σημεία και οι μικρές φυσαλίδες πάλλονται με τα υπερηχητικά κύματα. Η υπερηχητική σπηλαίωση παράγει επίσης μια ισχυρή μηχανική δράση που παράγει ένα γρήγορο πίδακα ή ακουστική ορμή κοντά στη στερεά διεπαφή, δημιουργώντας ένα ισχυρό κρουστικό κύμα στο υγρό. Το φυσικό αποτέλεσμα σημαίνει ότι τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να σχηματίσουν αποτελεσματική ανάδευση και ροή στο υγρό για να καταστρέψουν τη δομή του μέσου και να σπάσουν τα σωματίδια στο υγρό, κυρίως λόγω της σύγκρουσης μεταξύ των υγρών, της ροής μικροφάσης και του κρουστικού κύματος.

Θεωρητικά, μια φυσαλίδα σπηλαίωσης που σκάει θα δημιουργούσε πιέσεις άνω των 10,000 psi και θερμοκρασίες 20,000 βαθμών F (11,000 βαθμοί ) και το ωστικό κύμα θα ακτινοβολούσε γρήγορα προς τα έξω τη στιγμή που σκάει. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από μια φυσαλίδα σπηλαίωσης είναι πολύ μικρή, αλλά εκατομμύρια φυσαλίδες σπηλαίωσης σκάνε ταυτόχρονα κάθε δευτερόλεπτο. Το σωρευτικό αποτέλεσμα θα είναι πολύ ισχυρό και η ισχυρή δύναμη κρούσης θα ξεφλουδίσει τη βρωμιά στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας. , που είναι χαρακτηριστικό όλων των καθαρισμών με υπερήχους.

Εάν η ενέργεια υπερήχων είναι αρκετά μεγάλη, η σπηλαίωση θα συμβεί παντού στο υγρό καθαρισμού, έτσι τα υπερηχητικά κύματα μπορούν να καθαρίσουν αποτελεσματικά μικροσκοπικές ρωγμές και τρύπες. Η σπηλαίωση προάγει επίσης χημικές αντιδράσεις και επιταχύνει τη διάλυση της επιφανειακής μεμβράνης. Ωστόσο, μόνο όταν η πίεση του υγρού σε μια συγκεκριμένη περιοχή είναι χαμηλότερη από την πίεση του αερίου στη φυσαλίδα θα συμβεί σπηλαίωση σε αυτήν την περιοχή, επομένως αυτή η συνθήκη μπορεί να ικανοποιηθεί όταν το πλάτος υπερήχων που δημιουργείται από τον μορφοτροπέα είναι αρκετά μεγάλο. Η μικρή ισχύς που απαιτείται για τη δημιουργία σπηλαίωσης ονομάζεται κρίσιμο σημείο της σπηλαίωσης. Διαφορετικά υγρά έχουν διαφορετικά κρίσιμα σημεία σπηλαίωσης, επομένως η ενέργεια υπερήχων πρέπει να υπερβαίνει αυτό το κρίσιμο σημείο για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα καθαρισμού. Δηλαδή, μόνο όταν η ενέργεια υπερβαίνει το κρίσιμο σημείο μπορούν να δημιουργηθούν φυσαλίδες σπηλαίωσης για καθαρισμό με υπερήχους.