Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 122
Текст из файла (страница 122)
и., Кристзллограйия, М., 1976; Н а й Д., Фкзнчоскис свойства кристаллов, пер. с англ., 2 изд., М., !967; Н з р е л о м о з а Н. В., Т а г н с з а М. М.. Задачник по крзисталлоФнзике, М., 1972. Н. В. Пзр лзмззз. СИРЕНЫ вЂ” устройства для создании мощных акустич. колебаний, действие к-рых основано на периодич. прерывании струй, вытекающих с большой скоростью через отверстия. По типу рабочего тела С. делятся на газовые (воздушные) и жидкостные, наз. также ротационными зидродкяомичзскими излучателями, а по принципу работы — на динамич. (вращающиеся) и пульсирующие. В динамич. С. прерывание струй осуществляется вращающнззсн ротором с отверстиями нли зубцами; ротор вращается с помощью электромотора или воздупзной турбины.
В пульсирующих С. перекрытие потока производится васлонкой, совершающей возвратно-поступательное движение при помощи электромагнитного илн злектродинамнч. преобразователя (злектропневматические С.); иногда при этом используются ревонансные колебания (напр., крутильные) системы подвески ротора. Наибольшее распространение получили С. динамич. типа с электроприводом. Еонструктинно они подразделяются на осевые (рнс. о) и радиальные (рис. б). В первых ротор 1 и статор 3 выполнены в виде дисков с отверстиями, а направление воздушного потока сонпадает с осью вращения ротора; вторые имеют ротор и статор сиркньг в виде коакснальных цилиндров (или конусов), а направление газовой струи у них соотавляет нек-рый угол (обычно 90') с осью вращения.
Давление в камере колеблется для Г. обычных типоп от 0Д до 5 кгс/смз. Частота Схемы осевой (а) н рзднальнай сирен: г — ротор; З вЂ” сгзтар; з азгктрадвкгагеаь; 4 — рупоР; З 7 — камера емсанага давления, З вЂ” рголентар. Направление погана указана стрелками. пульсаций Д создаваемых С., определяется числом отверстий Л' в роторе (или статоре) и числом оборотов ротора н в ( с, т.
е. / = — и У Гц. Эта частота соответствует основной частоте излучаемого звука. Как правило, верхний предел ее не превосходит 40— 50 кГц, однако известны С. с частотаин до 500 кГц; ыкжний предел обычно равен 200 — 300 Гц. Т. к. источникои излучаемого С. внука являются импульсы скорости газа, вытекающего из отверстий, частотный спектр С.
определяется формой этих импульсоп. Для получении синусоидальыых колебаний используют С. с круглыми отверстиями, расстояния Ъ между к-рыми равыы их диаметру и'. Кпд таких С. на превышает 505а. При отверстиях прямоугольной формы, отстоящих друг от друга ыа шириыу отверстия, форма импульса треугольная и наряду с основной частотой ) излучается ряд высших гарионик. В промышленных С. обычно стремятся получить максимальный кпд, отвечающий трапецеидальной форме импульса, максимально приближающегося к П-образнон; с этой целью отверстия в роторе и статоре выполняют разнон ширины. Теоретически кпд таких С. на оснопной частоте достигает 80% . При необходимости излучения внука с широким спектром отверотия располагазот по ротору неравномерно и де- лают их разных размеров. В случае применения нескольких таких ротороп, вращающихся с разными угловыми скоростями, удается получить сигыал, приближающийсн к шумовому.
Кпд реальных С., работающих при докритич, перепадах давления, достигает 50 — 60%. Акустич. мощность С. определнется давлением в камере и расходом сжатого газа и для различных конструкций колеблется в пределах от сотен Вт до десятков кВт.
Для систем, у к-рых диаметр ротора значительыо превосходит длину излучаемой валыы к, а Х ( Ъ, мощность звуко, иалучаемая С. иа основнои частоте, равна: зев и И'= — нз при Х ( г), пра№Р з где р — плотыость газа, с — скорость звука в газе, р — максимальнаи скорость газа в отверстиях. С., работазощие при сперхкритич. давлениях, выполняютая с отперстиями, имеющими профиль сопла Лаваля. Они характеризуются повышенными мощностяии при несколько сниженном кпд. Кроме указанных факторов, на мощность и кпд С.
влинют их конструктивное оформление и особенно величиыа завара между ротором и статором, в лучших образцах не превосходящая 0,02 — 0,05 мм. Т. к. в радиальных С. такие зазоры трудно достижимы, они менее аффективны, чем осевые. Конструктивно осевые С. различаются гл. обр. системой установки ротора и устройством, обеспечивающим поддержание требуемого зазора между ротором и статором з процессе работы. В изготовлении и эксплуатации С. более сложны, чем свистки, однако они обладают рядом важных достоинств: более высоким кпд, болыпей мощностью и воэможностью плавной регулировки частоты в пределах ыескольких октав путем изменения скорости вращения ротора.
Как правило, мощные С. имеют неаависимое питание сжатым воздухом, но п нек-рых конструкциях С. предусмотрен собственный турбокомпрессор. Как акустич. излучатель (см. ХХзкучвкив звука) С. представляет собой ди- скОрость ЭВука поль, создающий две волны, сдвинутые по фазе на 180" и распространяющиеся в противоположных направлениях: одна в напранлении истечения газа, а другая навстречу ему. На этом явлении основаны С. аобратиого действияь, создающие звуковое поле н камерах высокого давления; в этом случае используется волна, излучающая навстречу потоку. Наличием обратной волны объясннются резонансные свойства С., т.
е. существование областей частот, где излучаеман мощность имеет максимум. Большинство С. работает с выбросом отработанного газа в озвучиваемое пространство, однако су1цествукп конструкции, в к-рых иалучение не сопровождается выбросом газа. Для лучшего согласования со средой и получения нужной направленности излучения С. снабжаются рупорами и рефлекторами. Воздушные С. как наиболее мощные излучатели в диапазоне высоких звуковых и УЗ-вых частот применяются длн исследования материалов и конструкций на усталость, для шумовых испытания электронного оборудования и в целом ряде технологич.
процессов: при акустич. коагулнэии мелкодисперсных аэрозолей, для воздействия иа процессы тепломассообмека а ультрааауковом поле и др. В)ирако известно применение С. длн треяожной или оповестительиой сигнализации. Жидкостные С. выполняются обычно радиальными, с несколькими коансиальными роторами, вращающимися между нескольких рядов коаксиальиых статоров; иногда статор вообще отсутствует, а два ротора, входящие друг в друга, вращаются в разные стороны. В таких С. отверстия имеют вид продольных щелей, располагаемых по образующей цилиндра.
Жидкостные С. применяются в реакторах длн эмулширааакия, диспергирсаакия и ускорения процессов перемешивания. Производительность таких С. достигает 20 — 25 мз!'ч. Лигах К р о у ф о р и А. Э., Ультразвуковая техника, пер. с англ., М., 1993; Б с р ум а н Л., Ультразвук н его применение е науке и технике, пер. с нем., 2 нзн., М., 1991; Карнопсннн М. И., пИзв. с. 94 — Ст; Веллер В. А. Степанов Б. И., аАнуст. ж. °, !9ЗЗ, т.
9, Рй 3, с. 291— 29ь. КП Я. Борисап СКОРОСТЬ ЗВУКА — скорость перемещения в среде упругой волны при условии, что форма ее профиля остается неизменной. Напр., для плоской волны, бегущей без измеиеиин формы со скоростью с в направлении оси х, ввуковое давление можно записать в виде: р =.— р(х — сг), где 1 — время, а функция р дает форму профиля волны. Для гармонич. волны р = Асов(ю! — ух+ ф) С. 3.
выражается через частоту ог и волновое число у ф-лой с †" ы)й. Скорость гармонич. волн наз. такясе фааоаой скоростью звука. В средах, в к-рых форма волн произвольной формы меняется при распространении, гармонич, волны тем не менее сохраняют свою форму, но 4азовая скорость оказывается различной для равных частот, т. е, имеет место дисперсия скорости ааука. В этих случаях пользуются также понятием группоасй скорости. При больших амплитудах упругой волны появляются иепинейние эффскти, приводящие. К изменению формы любых волн, в т.
ч. гармонических, так что понятие С. з. теряет определенность. В этом случае скорость распространения каждой точии профиля волны зависит от амплитуды давлении в атой точке. Зта скорость растет с ростом давления в данной точке профиля, что приводит к искажению формы волны. Скорость внука в газах и жьшкостях. В газах и жидкостях звук распространяетсн в виде объемных волн разрея1ения — сжатия, причем процесс происходит обычно аднабатически, т.
е, изменение темп-ры в звуковой волне ие успевает выравниватьсв, т. к. за Чз периода тепло из нагретых (сжатых) участков не успевает перейти к холодным (разреженным). Адиабатич. С. 3. с = ()уг (сп ), г !а„),' где Р— давление в веществе, р— плотность вещества, а буква д показывает, что производная берется при постоянной энтропии. Выражение для С. в. может быть записано также в одной из следующих форм: с=)/' — -=1/ ' —..1/ ° где Кзл — адиабатнч, модуль всесторонгор4 него сжатии, (теп —— ел ь „'1 ар), адиабатич.
сжимаемость, ()н, — — у))ап— изотермич. сжимаемость, у = СР)СУ— отпал!ание теплоемкостей при постоян- СКОРОСТЬ ЗВУКА 327 Табл. 1. — Ска- рость ззука з газах ариа "С Табл. 2 -Скарасть »кука з жидкостях прк 20'С Газ с, и10 Жидкость а, м1с 334 316 331 965 1234 430 415 Азат Касларая Воздух .. Гелий Водород Наак..... Матки Аммиак Углекислый газ . Иадкстый за- дарод 1490 1190 1324 Вода..... Ацетон....
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
