Твердофазные сонохимические реакции в оксидных системах

Методы контроля,, основанные на использовании диагностического ультразвука, применяются в случаях, когда необходимо большое число бесконтактных измерительных устройств, например, в нефтехимической промышленности. Генерация акустических колебаний ультразвуковой частоты основана на преобразовании электромагнитных колебаний в упругие механические при помощи специальных устройств. Преобразование электрической энергии в колебательную может быть проведено в результате применения магнитострикционного или пьезоэлектрического эффекта . Для решения ряда задач препаративной химии и металлургии наиболее эффективными являются именно магнитострикционные преобразователи, которые на частотах до кГц позволяют достигать интенсивности ультразвуковой обработки до 0 Втсм2 электроакустический к. В качестве конструкционных материалов для магнитострикционных преобразователей применяют чистые ферромагнитные металлы никель, кобальт сплавы железа с кобальта и 1 ванадия типа пермендюр. Пьезоэлектрические преобразователи применяются, в основном, для получения ультразвуковых колебаний высокой частоты от 0 кГц до 0 МГц. При этом может быть получена интенсивность до Втсм2, а в отдельных случаях, в частности, 8 импульсном режиме, до Втсм2 при к. Существует целый ряд неорганических материалов, обладающих высоким пьезоэлектрическим эффектом. Наиболее часто в технике применяют кварцевые пьезоэлектрики, а также материалы на основе титаната бария. Для работы в водных средах часто применяют синтетические кристаллы типа сегнетовой соли, но температурный интервал работы этих преобразователей крайне мал от до С. За пределами этих температур пьезомодуль таких кристаллов падает почти до нуля. Для питания ультразвуковых преобразователей в режиме непрерывного излучения в технике применяются два типа высокочастотных генераторов. Их схемы построены или на принципе самовозбуждения, или на принципе блоксхемы задающий генераторкаскад усиления. Применение схем с независимым возбуждением от задающего генератора более целесообразно при малых мощностях, а для генераторов с большой выходной мощностью предпочтительнее применять возбуждение генераторной лампы при помощи обратной связи от колебательного контура схема самовозбуждения, однако в этом случае заметно снижается устойчивость получаемых акустических характеристик преобразователя и возникает необходимость постоянного контроля над ними. К основным количественным характеристикам звуковой волны, кроме вышеперечисленных, относятся период Т и частота . Т у, 2. С0Л. Последняя также зависит от свойств среды. Так, в твердом теле
Е модуль Юнга, р плотность, в жидкости
рад адиабатический коэффициент сжимаемости. V СО соы со г
о
2. IV скорость смещения колеблющейся частицы. Одной из наиболее важных характеристик, определяющих развитие основных физикохимических процессов в ультразвуковом поле, является звуковое давление р. Рсое
сох о т
2. Р р сосо амплитуда звукового давления. Необходимо отметить, что в литературе удельную мощность интенсивность акустических колебаний принято приводить либо в Втсм2 мощность, отнесенная к площади излучателя, либо в Втсм3 мощность, отнесенная к объему обрабатываемого тела. Очевидно, что выражение 2. В противном случае необходимо использовать косвенные методы определения плотности потока энергии . Наиболее распространенным среди них является калориметрический метод, основанный на предположении о том, что значительная доля поглощенной акустической мощности выделяется в системе в виде тепла. Ср молярная теплоемкость среды, АТ экспериментально определяемое изменение температуры за время г, V количество обрабатываемого вещества, Э площадь излучающей поверхности волновода или объем обрабатываемого тела. Рассмотрим явления, сопровождающие распространение звуковой волны в жидкости. Сразу же оговоримся, что все приводимые численные данные в том числе, значения интенсивности относятся к низкочастотной ультразвуковой области акустического спектра частот. При достаточно низкой интенсивности как правило, меньше 0,1 Втсм2, поведение системы может быть удовлетворительно описано на основе классического волнового уравнения.