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谱分析法与改进电导率法测量超声空化强度

2021-01-11刘丽艳刘芃刘小康

刘丽艳,杨 超,刘芃 宏,刘小康,谭 蔚,汪 洋

(天津大学化工学院,天津 300350)

近年来,超声在工业清洗、污水处理、声化学反应和医学等领域受到广泛关注,其得以应用的重要原因是超声场中空化现象的发生.超声空化是指超声作用下液体介质中空化泡的形成、长大和溃灭的过程[1].在周期性高频超声作用下,空化泡的半径可以在极短时间内被压缩到1/10 左右(可以认为是绝热过程),该过程会将气泡内温度和压力分别提高到5 000 ℃和100 MPa 左右,在空化泡内部产生极端的条件[2].超声空化现象的复杂性和时空异变性,使其成为一个研究热点.超声空化可分为稳态空化和瞬态空化[3-4].对超声空化强度进行定性和定量测量,探索影响空化强度的参数,对于推动超声化学技术向前发展具有重要意义.

许多文献报道了利用高速摄影、声致发光等直接观察空化气泡的方法[5-8]以及铝箔腐蚀法等用以表征空化强度.然而,单纯的观测方法还不足以定量探索空化强度的影响因素.谱分析法是一种快速、有效的测量超声空化强度的方法,可以实现包括稳态和瞬态空化强度的测量[9-10],因此本文采用了谱分析方法.

液体所获得的来自超声换能器的总能量为声波能量与空化能量之和.声波能量可以提高整体液体的温度,从而提高液体的电导率.超声时长几十分钟时,溶液温度可升高10~30 ℃,因此该部分对液体介质电导率产生的影响不可忽略;另一方面,在超声空化泡内的高……

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