大功率超聲波液體處理的原理

一、概述：

超聲波是指頻率為2×10⁴ Hz～10⁷ Hz的聲波，它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時，通過機械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學、熱學、光學、電學和化學等一系列效應(yīng)。尤其是大功率的超聲波，會產(chǎn)生強烈的空化作用，從而在局部形成瞬時高溫，高壓、真空和微射流。對化學萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學反應(yīng)，造成了一個非常有利于反應(yīng)過程的局部小環(huán)境，能大大提高反應(yīng)速度，降低反應(yīng)條件。對生物質(zhì)提取而言，會造成植物細胞壁的破壞和溶劑的快速滲透，使被提取的有效成分迅速溶解到溶劑中，從而提高提取率、縮短提取時間、節(jié)省溶劑。超聲波用于生物質(zhì)資源加工則是近年來研究和開發(fā)的熱點，其中具代表性的工作是超聲波用于植物有效成分的強化提取和超聲波用于生物柴油的制備。

    超聲波化學萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學反應(yīng)生物質(zhì)提取所選取的頻率范圍為15KHz ～ 100KHz，其中頻率20KHz左右的超聲波使用為普遍，主要是因為在同樣的功率條件下，較低的超聲頻率更易產(chǎn)生空化效果。大量的應(yīng)用實踐也證明了20kHz有效，并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

二、工作原理：

   杭州精浩機械有限公司積極研發(fā)生產(chǎn)新的大功率超聲波應(yīng)用設(shè)備。瞄準新技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)的應(yīng)用實際，在國內(nèi)開發(fā)出大功率超聲波生物柴油處理設(shè)備。該設(shè)備不改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，安裝操作也非常方便。

超聲波聲化學系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波驅(qū)動電源兩部分構(gòu)成：超聲波振動部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭，用于產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠，不能直接使用。變幅桿按設(shè)計需要放大振幅，隔離反應(yīng)溶液和換能器，同時也起到固定整個超聲波振動系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學反應(yīng)液體中。

超聲波驅(qū)動電源（超聲波發(fā)生器）包括整流電路，振蕩電路，放大電路，反饋電路，跟蹤電路、保護電路，匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動超聲波振動部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時間和間歇時間。

三、產(chǎn)品特點

杭州精浩機械有限公司自主研發(fā)的聲化學處理系統(tǒng)具有如下特點：

1.      具有實驗室級和工業(yè)級兩大類產(chǎn)品，各種型號（功率50W——3000W），滿足不同客戶的需求。

2.      能量轉(zhuǎn)化效率高，達到80%以上。

3.      超聲波系統(tǒng)振幅穩(wěn)定，持續(xù)工作時間長，采用九節(jié)工具頭設(shè)計（工業(yè)級），輻射面積較傳統(tǒng)工具頭增大2.5倍。

4.      采用超聲波數(shù)控電源（目前限于工業(yè)級聲化學系統(tǒng)），全數(shù)字電路控制，抗干擾能力強。

5.      頻率、功率可實時監(jiān)控，功率分檔可調(diào)，具有自動報警保護功能，操作簡便。

6.      工業(yè)級聲化學系統(tǒng)可適用于高溫高壓高粘度的工作環(huán)境（300℃以內(nèi)，10atm以內(nèi)），返修率低于2%。

7.      根據(jù)客戶要求，可為客戶量身制定使用方案。