董红星，杨晓光，汤金勇，吕远，岳国君

(1.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，黑龙江哈尔滨150001;2.中粮集团有限公司，北京100005)

超声广泛用于化学化工领域，如辅助萃取［1－4］、催化反应［5－6］、废水处理［7－8］.超声强化的主要机理是超声空化.秦炜等［9］认为超声空化产生的聚能效应［10－12］、机械效应、湍动效应［13－15］、热效应［16］等是超声强化的主要因素.超声场强度分布是了解空化强度的基础.声场强度的大小和分布与超声频率［17］、超声功率、液体性质［18］、容器形状［19］等诸多因素有关.目前常用的直接或间接测量声场强度的方法有铝箔法［20］、热探针法［21］、水听器法［22］等.

一般而言，通过测量超声作用下整个介质区域内的声场强度分布可用于表征超声设备空化性能的好坏.目前，Romdhane等［19］仅研究了轴向和径向一维声场强度变化规律，这是不全面的.本文采用热探针法，研究了30 kHz和40 kHz探头式超声设备在纯水体系中的二维声场分布，并考察了超声电功率、超声频率对超声场强度分布的影响.

1 声场强度测量实验

1.1 实验原理

热探针由吸波材料包覆在T偶上组成.吸波材料采用Ceresit 3B有机硅树脂.探针为圆柱体，直径为0.4 cm，高0.5 cm.热电偶沿中心插入0.2 cm.热电偶与数据采集器相连，实现温度的在线测量.

基于Romdhan［21］的理论，热探针法测量声场强度的数学表达式为

式中:I为声场强度，A为探针表面积，T0为初始温度，Teq为平衡温度，he为传热系数，μ为探针材料的吸声系数.对于特定的探针，A、μ、he为常数.从上式可以看出，声场强度I与始末温度差(Teq－T0)成正……