Ультразвуковая ванна

Ультразвуковая ванна — устройство для создания кавитации и акустических течений в жидкости, налитой в ванну[1]. Обычно применяется для ультразвуковой очистки твёрдых тел в моющих растворах, однако может использоваться и для ускорения физико-химических процессов в жидкостях (перемешивание, растворение, эмульгирование, экстракция[2], обеззараживание и т. п.).

Обычно ультразвуковая ванна представляет собой ёмкость из нержавеющей стали (встречаются и другие материалы, например, пластик[3]), ко дну или стенкам которой прикреплены ультразвуковые преобразователи (излучатели), обычно пьезоэлектрические[3], магнитострикционные или гидродинамические[4]. На преобразователи подаётся переменное напряжение соответствующей частоты с электронного ультразвукового генератора. Преобразователи могут также встраиваться в отверстия в корпусе ванны или помещаться в ванну в виде отдельных модулей. Последний способ позволяет изготавливать ультразвуковые ванны очень больших размеров.

Эффективность очистки зависит от активности звуковой кавитации: чем выше активность, тем эффективность очистки выше. Однако исследования показывают, что активность распределяется по объёму жидкости неоднородно, что может приводить к неравномерной очистке повехрностей[5].

Области применения

Ультразвуковые ванны применяются во многих областях:

  • в медицине и лабораториях: для очистки (в том числе предстерилизационной) принадлежностей[3], посуды, инструментов[5] и т. д., ускорения химических реакций, исследования различных процессов в жидкостях;
  • в промышленности и ремонте: для очистки изделий электроники, оптики, деталей машин и механизмов[5];
  • в ювелирных и реставрационных мастерских: для очистки ювелирных изделий[5],мелких предметов сложной формы;
  • в биологии для экстракции растительного сырья[2];
  • для пайки и лужения[6].

Применение для экстракции растительного сырья

Имеются следующие преимущества при использовании ультразвука[7]:

  • Эффективность выходного продукта при экстракции полифенолов на 30 % выше для яблочных выжимок и на 85 % выше для черноплодной рябины, чем при использовании перемешивания;
  • Потребление энергии при ультразвуковой экстракции в десятки раз выше, чем при традиционных методах, но выше и скорость: 15-30 минут для ультразвукового метода и 8-24 часа для традиционного;
  • Ультразвуковой метод позволяет меньше нагревать воду, тем самым сохраняя часть термолабильных веществ.

См. также

Примечания

  1. ↑ Родевич, Р. А., Шебеко, В. П. Оптимизация работы ультразвуковой очистительной ванны // Компьютерные системы и сети: материалы 58-й научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов: сборник статей. — 2022. — С. 428—430.
  2. ↑ 1 2 Дьякова Н.А. Экспериментальный подбор оптимальных технологических параметров ультразвуковой экстракции инулина // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. — 2021. — Т. 20, № 4. — С. 190—193.
  3. ↑ 1 2 3 Агапова Ю.Р., Петерс О.В. Проект ультразвуковой ванны для сопровождения физиопроцедур // Прикладные информационные аспекты медицины. — 2009. — № 12. — С. 92—96.
  4. ↑ Гершгал, 1976, с. 180—181.
  5. ↑ 1 2 3 4 Толочко Н.К., Челединов А.Н., Ланин В.Л. Закономерности распределения активности кавитации в ультразвуковой ванне // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. — 2018. — № 3.
  6. ↑ Гершгал, 1976, с. 176—180.
  7. ↑ Васильев А.С., Суханов Ю.В. Краткий анализ технических решений и физических эффектов, применяемых для экстракции из растительного сырья // Научное и образовательное пространство: перспективы развития: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 15 янв. 2018 г.)год=2018. — С. 156—157.

Литература

  • Б.Т. Гелберг, Г.Д. Пекелис. Ремонт промышленного оборудования. — 2013. — ISBN 9785458411882.
  • Гершгал Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура. — М. : Энергия, 1976. — С. 176—185.
Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.