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明明是超声清洗,为啥还是“滋滋”有声
2024-08-09 17:07:01
作者:寇丽丽
作者单位:许昌市襄城县人民医院,超声科
在探讨为何超声清洗过程中会发出“滋滋”声时,我们首先需要了解超声波清洗的基本原理及其在工作时产生的物理现象。超声波清洗技术是一种利用高频声波在液体中产生的压缩和稀疏效应来清洗物体表面的技术,这一过程中涉及到的声学、流体力学以及材料科学等多个领域的知识。本文将对其详细科普如下。

一、超声波清洗的基本原理

超声波是频率超过20kHz的声波或振动,这一频率范围超出了人耳的听觉范围。在超声清洗中,超声波通过换能器转换成高频机械振动,并传播到清洗液中。这种高频振动在液体中引发了一系列复杂的物理现象,包括气泡的生长、破裂以及液体分子的快速运动等。

二、超声清洗中的物理现象

1.气泡的生成与破裂:

当超声波在液体中传播时,会产生交替的高压和低压区域。这些压力变化导致液体中的微小气泡迅速生长和破裂。这个过程被称为空化作用。在空化过程中,气泡经历了一个从中间向内凹陷,然后穿孔,最终破裂成无数个小气泡的过程。这些气泡在破裂时会产生极短时间的极高压(可达几千个大气压)和极高温(可达几千摄氏度),这种极端的物理条件能够有效地剥离物体表面的污垢、油脂和其他污染物。

2.液体分子的快速运动:

超声波还促进了液体中分子的快速运动,形成了微小的涡流和振动。这些涡流和振动进一步增强了清洗效果,使得液体能够更有效地渗透到物体表面的微小缝隙和孔隙中,从而去除难以触及的污垢。

三、“滋滋”声的来源

那么,为什么在超声清洗过程中会听到“滋滋”声呢?这个声音实际上源于空化作用产生的小气泡与机器内壁或清洗物表面的撞击。

1.气泡破裂的冲击力:

当气泡在液体中破裂时,会释放出巨大的能量。这些能量以冲击波的形式传播到周围环境中,与机器内壁或清洗物表面发生撞击。由于气泡形成时内外压强差极大,破裂时能量高度集中,因此撞击产生的声音较为尖锐且响亮。

2.机器结构的振动:

超声波清洗机在工作时,不仅液体中的气泡在振动,整个机器结构也会受到一定程度的振动。这些振动可能通过机器的外壳、支撑结构等部件传播到外部环境中,与空气或其他介质发生相互作用,从而产生声音。虽然这种振动产生的声音可能不如气泡破裂产生的声音那么尖锐,但它也是“滋滋”声的一部分来源。

3.液体与气体的相互作用:

在超声清洗过程中,液体中可能溶解有一定量的气体(如溶解氧、溶解二氧化碳等)。当超声波作用于液体时,这些气体会被释放出来并形成微小的气泡。这些气泡在液体中随超声波振动而运动,并与液体发生相互作用,这种相互作用也可能产生一定的声音。

四、总结

综上所述,“滋滋”声是超声清洗过程中不可避免的物理现象之一。它源于空化作用产生的小气泡与机器内壁或清洗物表面的撞击以及机器结构的振动等因素的共同作用。虽然这个声音可能会让人感到不适或烦躁,但它也是超声清洗技术有效性和工作效率的体现之一。在实际应用中,我们可以通过优化清洗参数、改进机器结构等方法来降低噪音水平,提高清洗效果和用户体验。

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