Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 127
Текст из файла (страница 127)
С. в. могут воанимать не только в замкнутых объемах, но и в неограниченной среде при отражении бегущен волны от препятстиия. Напр., при нормальном падении гармонич. плоской волны на плоскую границу иитерференционная картина, образованная падающей и отраженной волнами, представляет собой С. в. с плоскостями узлов и пучностей, расположенными параллельно границе.
В отличие от С. в. в замкнутых объемах никакого дискретного набора волн в этом случае нет: такая С. в. возможна на любой частоте и при изменении частоты будут только перемещаться плоскости узлов и пучностей. Если граница — плоскость раздела с к.-л.
другой средой, то в среде перед границей образуется квазнстоячая волна с коэфф. бегучести, равным отношению меньшего из волновых сопротивлений соприкасагощихся сред к большему. При наклонно>> падении плоской волны на плосхую границу под углом скольжении 8 падающая и отраженная волны создают интерференционную картину, распределение давлений в к-рой соответствует С. в. в направлении нормали к гранипе и бегущей стРз'хАля числО волне — в направлении вдоль границы.
Так, при падении волны и е же а* ва зкесткую границу з =- 0 образуется волна вида р = 2 сое (й щп 0 з) с '"""" у к-рой узлы давлении и х-компоненты колебательной скорости расположены в плоскостях (2е — 11л а 2ьыов ' узлы з-компоненты скорости — в плопя скостях з = —. Езосэ' В УЗ-вой области С. в.
представляют собой один из важнейших видов ззуяззззе поля, особенно в одномерных и двухмерных снстелзах: почти вся УЗ-вая техника связана с ограниченными объемами испытуемого или обрабатываемого вещества, а акустич. часть УЗ-вой аппаратуры строится в основном из стержней, диафрагм и пластинок. Лет. Горелик Г. С., Колебания я волны, 2 изл., М., 1969; Р ж е е е в н С.
Н., Курс леклеп по теории звука, М., 1969; Й е з н о е я ч и. А., Общая актстлке, М., 1973. М. А. Исазозиз. СТРУХАЛЯ ЧИСЛΠ— беарвзмерное число, к-рое является мерой отношения сил инерции нестационарного и стационарного движений жидкостей или гааов; характеризует одинаковость протекания процессов во времени: 55 =- Пж = /(!г, где и— хараитерная скорость течения, характерный линейный раамер, характеРный для нестационарпого движения промежуток времени, характерная частота. (Иногда через 55 обозначают обратную величину зпд) При расчете колебаний упругих тел в потоках жидкостеи или газов (напр,, колебаний крыла самолета, перископа), а также пульсаций давления в зонах отрыва потока (напр., пульсации давления за обтекаемым телом на днище ракеты) пользуются эмпирнч, законом постоянства С, ч. 55 0,2 — 0,3, к-рый выполняется в широком интервале изменения ребяельдса числа.
СУШКА у л ь т р а е в у к о в а я— удаление влаги из материала под влиянием интенсивных акустич. колебаний УЗ-вых частот. В значительной иере эффективность УЗ-вой С. связана с ускорением процессов лссплзмассзебмена з ультраззулззем поле. Прн УЗ-вой С. высушиваемый материал подвергается со стороны газовой среды воздействию УЗ-ного поля с уровнем интенсивности зв 145 дБ, создаваемого обычно газеструйннми излучателями. Механизм воздействия упругих волн на влагу зависит от агрегатного состояния материала, его влажности, размера частиц материала, типа связи влаги с нии и характеристик акустнч. поля. При очень высокой влажности капиллярно-пористых материалов (200— 500%) имеет место чисто механич.
удаление влаги, к-рое сводится и своеобразному звытряхиваниюз жидкости ив капилляров. Это происходит вследствие дробления капель при воаникновении у поверхности материала сильных акустич. потоков (си. Акустические т чсяия) и появления капиллярных воли. В известной степени эти процессы аналогичны процессам, протекающим при УЗ-вом раслалсяии, с той разницей, что в последнем случае УЗ-вая энергия подводится со стороны жидкости. Механич. воздействие зависит от интенсивности акустической волны, сильно возрастая при увеличении ее уровня выше 165 дБ, и ослабевает с повышением частоты; наиболее сильно оно пролвляется в пучностях снорости стоячей волны, где акустические потоки максимальны.
При умереннои влажности капиллярно-пористого материала (10 — 70%) воздействие акустич. колебаний на С. проявляется по-разному на различных ее стадиях. В первый период, характеризуемый постоянной скоростью С., удаляемая с поверхности влага непрерывно восполняется поступающей из внутренних слоев материала. Скорость С. определяется в этот период градиентом нонцентрации жидкости в диффузионном пограничном слое. Под воздействием УЗ процесс испарекия жидкости с поверхности резко ускоряется, поскольку у влажной поверхности возникают акустич. потоки, вызывающие деформацию диффузионного пограничного слоя; при этом слой становится тоньше, градиент концентрации растет, что и приводит к ускорению удаления влаги с поверхности.
Существенное влияние акустич. потоков в первый период С. связано с относительно малой толщиной СУШКА нх пограничного слоя. Сравнение УЗ-вой С. с конвективиой при постоянном обдуве поверхности материала показывает, что, даже когда скорость акустич. потоков сравнима со скоростью постоянного потока воздуха при обдуве, УЗ-вая С. протекает значительно быстрее ввиду того, что толщина пограничного слоя для акустич. вотоков меньше, чем толщина гидродинамич. пограничного слоя (последняя приблизительно равна толщине диффузионного пограничного слоя).
Процесс акустич. воздействия в первый период С. начинается с нек-рого порогового значения авукового давления р„р, аавнсящего от конфигурации тела, типа возникающих акустических потоков и разности концентраций жидкости (1. е. различия влажности) на поверхности материала С, и в окружающей среде С .
Напр., для порошкообразных материалов со сферкч. частицами, диаметр к-рых 1( меньше длины звуковой волны, з,ав11С вЂ” Си) ркр —— -рс где рс — волновое сопротивление газовой среды, Х вЂ” ускорение силы тяжести, р — плотность газа. Обычно критич. уровень звукового давления лежит в пределах 130 — 140 дБ. Диапазон прпменяемых частот зависит от многих факторов, но определяется гл.
обр. затуханием звука в среде и допустимыми нормами шума работающего оборудования (8 — 18 кГц). На второй стадии С., обозначаемой обычно как «период падающей скорости>, когда влажность материала мала и поступление жидкости изнутри не успевает восполнять ее убыль на поверхности, воздействие акустнч. колебаний сводится к увеличению коэфф. диффузии жидкости в результате ее нагрева при поглощении УЗ в макро- капиллярах и порах. Ввиду того что нагрев материала в звуковом поле невелик, увеличение козфф. диффузии ве превышает 100 — 200«й и существенное ускорение С.
на этой стадии ве наблюдается. Т. о., применение УЗ аффективно в период постоянной скорости С. Н достоинствам УЗ-вой С. относится возможность ускорения процесса в 2— 6 раз без существенного повышения темп-ры материала, что особенно евино при сушке легко окисляющихся в термочувствительных продуктов. Однако УЗ-вая С. может быть рекомендована лишь для сравнительно узкого круга материалов из-за высокой стоимости акустич. энергви, обусловленной, в частности, низким кпд (20— 25«4) излучателей, работающих в газовых средах.
Наиболее целесообразна УЗ-вая С. для мелкодисперсвых материалов, находящихся в процессе озвучивания во взвешенном состоянии или в состоянии непрерывного перемешивания, т. к. при атом мало значение рир и обеспечивается равномерная обработка продукта.
Скорость С. понижается с увеличением толщины обрабатываемого слоя. УЗ-вая С. применяется гл. обр. при производстве фармацевтич. и биологич. препаратов, таких, как термочувствительные порошки — антибиотики и гормональные препараты. Проводятся работы в направлении использования УЗ-вой С. для обеаеоживания угольной пыли, для сушки зерновых, в производстве сухого молока.
Для С. применяются УЗ-вые сушилки, к-рыо, как правило, отличаются от обычных конзективных сушилок лип«ь тем, что в них в месте расположения продукта с помощью газоструйного излучателя того или иного типа создается мощное акустич. поле. Для С. наиболее пригодны сушилки с кипящим слоем, гуянельиые, распыли- тельные и барабанные. Чит.о В о и с Ь е г К. М. П., 17>упж Ьу а!>Ьогис и11>аооим«, «Ш1>««оию М«ие>, 1ЕЬЗ, у. З, Ьа 1: В о р и с о в Ю. я., Г ми и к а Н.
М., Акустические сушка, в иаа Юи>ические осиовы ультразиуиоиоя технологи», М., 197Е Ю. Я. Лориса«. ТВЕРДОМЕР ультразвуков о й — прибор для определения твердости поверхности образцов из различных материалов. Предназначен для быстрого контроля состояния поверхностного слоя металлов и различных покрытий. Деиствпе ультразвукового Т. основано на изменении резонансных свойств стержневой колебательной системы при механическом контакте ее рабочего торца с твердым телом.
Т состоит из преобразователя 1 (рис.), волковода 2 с индентором у на конце в виде конуса Рокволла или пирамиды Внккерса, генератора б, возбуждающего резонансные УЗ-вые колебания в колебательной системе преобразователь — волновод — кндентор, и регистрирукэщего устройства 4. Частота колебаний составляет 20 — 40 кГц, амплитуда колебательных смещений индентора — — ! мкм, добротность колебательной системы — -нескольких сотен. При измерениях индентор прижимается к контролируемой поверхности с постоянной силой до ! кгс.
Чем вьппе твердость материала, тем меньше глубина проникновения кндентора, а следовательно, меньше как площадь соприкосновения колебательной системы с поверхностью, з 5 так и вносимое сопротивление акустич. нагрузки. Реактивная компонента сопротивления нагрузки вызывает изменение резонансной частоты колебательной системы (обычно в сторону повышения), а активная компонента — изменение ее добротности. Регистрирующее устройство чаще все- го работает по принципу измерения частоты, иногда — по принципу измерения резоиансной амплитуды колебаний, связанной с добротностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
