Nguyên lý làm việc của máy đồng nhất siêu âm là gì

Nguyên lý làm việc của máy đồng nhất siêu âm là sử dụng hiệu ứng xâm thực và các hiệu ứng vật lý khác của siêu âm trong chất lỏng để đạt được sự đồng nhất. Hiệu ứng xâm thực đề cập đến sự hình thành các lỗ hoặc bong bóng nhỏ ở những vùng yếu hơn của chất lỏng dưới tác động của siêu âm. Các bong bóng nhỏ theo xung siêu âm và xẹp xuống trong một chu kỳ âm thanh. Cavitation siêu âm cũng có thể tạo ra các hiệu ứng cơ học mạnh mẽ, tạo ra các tia hoặc xung âm thanh nhanh gần các bề mặt rắn và sóng xung kích mạnh trong chất lỏng. Hiệu ứng vật lý đề cập đến sự khuấy trộn và dòng sóng siêu âm hiệu quả trong chất lỏng, có thể làm hỏng cấu trúc của môi trường và nghiền nát các hạt trong chất lỏng. Chúng chủ yếu được gây ra bởi sự va chạm giữa chất lỏng, dòng vi pha và sóng xung kích, dẫn đến sự thay đổi hình thái bề mặt của các hạt.

Nguyên lý làm việc của máy đồng nhất siêu âm
1. Sự phát sinh và lan truyền sóng siêu âm
Bộ đồng nhất siêu âm chủ yếu bao gồm ba phần: các bộ phận rung siêu âm, nguồn cung cấp năng lượng truyền động siêu âm và ấm phản ứng. Các thành phần rung siêu âm chủ yếu bao gồm đầu dò siêu âm công suất cao, bộ chuyển đổi biên độ và đầu dụng cụ (bộ phát), được sử dụng để tạo ra rung động siêu âm và phát năng lượng rung động này vào chất lỏng. Đầu dò chuyển đổi năng lượng điện đầu vào thành năng lượng cơ học, cụ thể là sóng siêu âm. Siêu âm vỡ ra thành nhiều bong bóng nhỏ trong chất lỏng với tần số rung động hàng trăm nghìn lần mỗi giây.

2. Xuất hiện hiệu ứng cavitation
Dưới tác động của sóng siêu âm, các bong bóng nhỏ hình thành trong chất lỏng rung động hàng trăm nghìn lần mỗi giây. Những bong bóng này, dưới tác động liên tục, sẽ nhanh chóng phát triển và sau đó đột ngột đóng lại, tạo ra sóng xung kích cực mạnh tạo ra áp suất vài nghìn atm và nhiệt độ cao cục bộ xung quanh bong bóng. Hiện tượng vật lý này được gọi là hiệu ứng cavitation siêu âm.

3. Áp dụng hiệu ứng cavitation
Hiệu ứng tạo bọt của siêu âm không chỉ có thể kích thích hoặc thúc đẩy nhiều phản ứng hóa học, đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học mà còn thay đổi hướng phản ứng hóa học, tạo ra một số hiệu ứng. Trong quá trình đồng nhất hóa, hiệu ứng xâm thực của siêu âm làm cho các bong bóng trong chất lỏng nở ra từ từ trong nửa chu kỳ áp suất âm, co lại chậm nhưng không vỡ trong nửa chu kỳ áp suất dương và các bong bóng trải qua chuyển động dao động định kỳ và phi tuyến tính, dẫn đến trong các tác động cơ học mạnh như sóng xung kích.

4. Thực hiện hiệu quả đồng nhất
Thông qua phương pháp này, chất đồng nhất siêu âm có thể nhũ hóa, tách, phân tán, đồng nhất, khử khí, làm sạch và tăng tốc các phản ứng hóa học một cách hiệu quả. Nó có thể được sử dụng để nghiền các mô, tế bào, vi khuẩn, bào tử của động vật và thực vật, cũng như để cắt và nghiền các hạt trong dung dịch, nhờ đó đạt được sự đồng nhất.