Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 21
Текст из файла (страница 21)
заряд м, к-рый зависит от радиуса шейки гг) образующегося пузырька, дзета-потенциала (см. Электрокмнегпмиесхие явления), частоты и амплитуды акусгич. колебаний, электропроводности жидкости и т. д. При отрыве осколочного пузырька иескомпенсир, заряд локализ)ется на малой площадке радиуса г. Напряженность возникающею электрич.
цоля Е„= О/2пбсгз !би — диэлектРич. пРоницаемость газа), дчп обычных экспеРимент. параметров Еи и 108 — 1Оп Вlм. Т. к. критич. напряженность для электрич. пробоя в сухом воздухе при атмосферном давлении Елим 3 1Ол Вlм, а Е„„пропорциональна давлению газа, злектрйч, заряд в кавитац. пузырьке может образовываться с высокой вероятностью даже при давлениях, значительно превышающих атмосферное.
Хим. р-ции, возникающие в жидкости под действием У. !звукохим, р-ции), можно условно подразделить нн: 1) окис- 59 лиг.-восстановит. Р-ции, протекающие в водных р-рэх между растворенными в-вами и продуктами разложения моле кул воды внутри кавитвц. пузырька !Н, ОН, Нз, Н202), напрс Рс '+ОН вЂ” ' Роуз+ОН 2) Р-ции между растворенными газами и в-вами с высоким давлением пара, находящимися внутри кавитац. пузырька: Хг+ Оз — 3- Хо С6Н!4+ Хг — з НСХ Хз+ СНзСООН вЂ” ' ХН2СН2СООН 3) Цепиые р-ции, инициируемые не радикальными продук- тами рззложения воды, а к.-л, друпзм в-вом, диссоциирую- щимся в кавитац.
пузырьке, напр. изомеризация мэлеиновой к-ты в фумаровую под деиствием Вг', образующегося в ре- зультате звукохим. диссоциации Вгз. 4) Р-ции с участием макромолекул. Для этих р-ций важна не только кавитация и связанные с нею ударнме волны и куму!итивные струи, ио и мех, силы, расщепляющие молеку- лы. Образующиеся при этом макрорадикалы в присуг. моно- мера способны инициировать полимеризацию. 5) Инициирование юрыва в жидких и твердых взрывчатык в-вах, б) Р-ции в жидких неводных системах, напр, пиролиз и окисление углеводородов, окисление альдегидов и спиртов, алхилирование ароматич. соедо получение тиоамидов и тио- карбаматов, синтез метачлоорг, соед., восстановление пздри- дами, металлами, амальгамами, р-ции обмена Рдлогенпроиз- водных, циклоприсоединение, получение и р-ции перфторал- кильиых соедо харбеновые синтезы, димеризация, олигомеризация и полимеризвция галогенсиланов и гэлоген- стапнанов, диссоциация карбонилов металлов и замещение лигэидов в комплассных соед., синтез иитрилов, альдольивя конденсация кетовое, конденсация Клайзеиа — Шмидта, пере- группировка Клайзеиа и др.
Осн. энергетич. характеристика звукохим. р-ций — эиерге- тич. выход, к-рый выражается числом молекул продукта, образовавшихся при затрате !00 эВ поглощенной энергии. Энергетический выход продуктов окислит.-восстановит. р-ций обычно не превышаег нескольких единиц, а для цепных р-ций достигает нескольких тысяч. Под действием У. во мн. р-циях возможно увеличение СКОРОСТИ В НЕСК. РИ 1иаПРо В Р-ЦИЯХ ГИДРИРОВаИИЯ, ИЗОМЕРИ- зации, окисления и др.), иногда одновременно возрастает и выход. Обнаружено значит. изменение параметров Белоусо- ва-Жаботпнсколо реахвим; инициирование колебат. процес- сов в нек-рых системах, содержащих диалкилдихлорсилапы, х-рые в присуг. Ха образуют циклич.
и линейные олигомеры: в этих системах под действием У. возникает периодич. изме- нение концентрации олигомеров в результате их взаимного превращения. Воздействие У. важно учитывать при разработке и прове- дении разл. техпол. процессов !напри при воздействии на 3', , в к-рой растворен воздух, образуются оксиды азота и Нз 1), для понимания процессов, сопровохщающих поглоще- ние звука в средах, напр. для эхолохации и др. физ, и физ.-хим. приложений.
Лим.. Мзргулпс М А, Осиолм злукохимип, М.. 1984, сто жс, Злу- кохпмцтсскис розками и сополммппссцспппл, М., 1986; О!имоиид.!и сЬсиих слг, рЬумазг лад Ыо1ойсздсвсаи, сд Ьу К. 3. базис, Х. у., 1988: М аз о» т. у., ьотзпзсг Рь.!., 3 ось пспу: ползу, зррвсзпол им изсз о! «ьзззо иод !л сьсиизиу,ы.у.,1988, Мзсеи1!з М.А.,зоиосЬспдзпузидсзпилизо,1.,1995 М.А. Марзулис.
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ АППАРАТЫ, машины или устройст- ва, в к-рьщ энергия упрупзх волн используе!си для воздейст- вия в любых средах на в-ва или тела с целью изменения их структуры и св-в либо на хим.-технол. процессы. Специфич. особенность У. а.— существенно ббльшие их характерные ге- ом. размеры, чем соответствующие длины волн; благодаря этому в данных устройствах реализуется ие колебательный, как в пнфрпэеухоеых аппаратик, а волновой процесс. Ниж. граница применяемою в У. а. частотного диапазона волн не 60 определяется признаком невосприятив их человеческим слухом и для мн. аппаратов лежит и в звуковом диапазоне частот, превыпия, однако, диапазон 20-200 Гц. Верх.
граница обусловлена техн. возможнгктями генерирования упругих волн (см. также Влбраяионлад гледниха) и теоретически определяется соизмеримостью их длины и средней длины сааб. пробега молекул (в жидкостях и твердых телах — межмол. расстоянием). Высоюи частота у" упрупгх волн и квадратичная зависимость ат нее интенсивности патока энергии даже при малых амплитудах волн обусловливают вьшеление больших кол-в энергии. Ве патоки распространяются в обрабатываемой среде со значит. поглощением, что приводит к образованию в ней областей высоких локальных плотностей энергии и к соответств)тошни изменениям структуры и св-в. С увеличением Т" сущтственно возрастает роль т.
наз. нелинейных эффектов. Последние заключаются во взаимод. разных пщродинамич. возмущений и служат главной причиной многочисл. полезных проявлений ультразвука К числу этих физ. эффектов относятся: изменение формы упрупах волн при их распространении; кавитация; экустич. течения (звуковой ветер); давление звукового излучения (радиац.
давление) и др. Наиб. юпкным нелинейным эффектом яииется кавигация— образование в жидкой среде массы пульсирующих'пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью. Сложное двккение пузырьков, их слияние и дробление, потеря устойчивости, происходящие под действием упругих волн, приводят к возникновению микроударных давлений до 800 МПа, локальному повышению т-р до 7400 К (по теоретич, оценкам), электрич. разрядов, ионизации и т. д. Измеюи условия протекания кавитации, можно риулировать кавитац. эффекты.
Осн. элемент любого У. а — излучатель упругих волн. По источнику энергии излучатели подразделяют на гидро- или аэродинамические и элехтроахустические. В основе работы гидро- и аэродинамнч. излучателей (жндхостные и воюушные свистки и сирены, гидро- и пневмоцреобразователи; см. также Дмсвергировалие) лежит принцип преобразования части кинетич. энергии потока жидкости либо газа, сохгаваемой насосом (компрессором), в акустич. энергию при встрече потока с плохообтекаемым препятствием.
В рще конструкций для усиления ультразвуковых эффектов используют резонансные устройства. На рис. представлен пщродинамич. излучатель, в к-ром пульсации торообразной кавитац. области, заполненной пузырьками, происходят при встрече струи жидкости, вытеюь- 2 ющей со скоростью 20-30 мlс из конусно-цилиндрич. сопла 1, с вогнутым отражателем 2; при определенном расстоянии между соплом и отражателем возникает апгоколе- 3 бат.
релаксац. процесс, приводящий к радиальному выбросу содержимого кавитэц. области. Пульсации давления возбуждают в стержнях 3 изпебныеколебания (деформации) на их сабств. частоте, повышая интенсивность и монохроматичносгь звукового излучения, Элекгроакустич. излугнлрмэюаьаюмкнй язлутатеаь; ! — соп- чатели преобразуют зало; 2 — озраяатель; 3 — стеРжень.
данные колебания элект- рич. ннпряжения или тока в мех. колебания к.-л. твердого тела, к-рос и излучает звуковые волны в окружавшую среду. Наиб. распространены излучатели, действие к-рых основано на шцнитострикционном и пьезоэлектрич. эффектах. В первом случае сердечник из магнитострикц. материала (напрн )ь)1, ферриты, нек-рые хромовые и марганцевые, сплавы) помещают в переменное б1 з* УЛЬ ТРАМ ИКРОС КОПИЯ 35 маги. поле, и линейный размер сердечника изменяется в тахт колебаниям поля.
Во втором случае пьезоэлектрич. материал (кварц, керамика на основе циркопат-титэната свинца и др.) располагают в переменном электрич. лоле. Элехтроакустич. преобразователи создаст волны частотой, опредсляемой геом. размерами и услоиими закрепления твердого тела; возбуждение колебаний осущестюгяется в узком диапазоне частот, поэтому излучатели работают обычно в условиях резонанса их мех. системы, В У.гь непрерывного действия на основе таких преобразователей устройством, направляющим поток обрабатываемого материала на юлучающие пов-сти, служит собственно корпус аппарата При проведении периодич.
процессов излучатели монтируют на одну или неся. технол, емкостей либо непосредственно погружают в обрабатываемую среду. Реализуемые в У. а. нелинейные эффекты инициируют и ускоряют окислит.-восстановите электрохнмн цепные, с участием макромолекул и др. р-ции. Акустич. колебания оказывают значит, влияние также на течение мехе гидромехн тепловых и массообменных процессов хим. технологии. При шом поздействие упрушх волн м. б, различным: стимулирующим, если ультразвук — движущая сила процесса (напрн диспергирование, коагуляция аэрозолей, очистка твердых пов-сгей, рэспьшивание, эмульзирование); интенсифицирующим, если ультразвук лишь увеличивает скорость процесса (напро кристаллизация, получение чистых полупроводниковьи материююв, перемешивание, растворение, сорбция, сушка, травление, экстракция, электрохим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
