３．２．４含气种类与含气量 ３．２．５液体的润湿性 ３．３环境参数 ３．３．１时间 ３．３．２温度 ３．３．３静水压 ３．３．４物体表面粗糙度和表面硬度 ４．与超声清洗工艺有关的问题 ４．１预处理 ４．２超声频率的选择 ４．３清洗液的选择 ａ．清洗剂对空化的影响 ｂ．空化对清洗剂的影响 ４．４超声灭菌 ４．５与其他物理方法联合 ４．６噪声污染
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ａ热分解 ｂ自由基氧化 ｃ超临界水氧化反应
２．１．２气泡外部１６Ｊ
在气泡外部，由于气泡的剧烈塌缩、崩溃，会 产生强烈的向外辐射的冲击波，激波速度可达几个 马赫。同时，气泡内部高压的释放、高温急剧降落， 可以形成极大的雎力梯度和温度变化率。 在不涉及声致发光现象机理条件下，可以粗略 认为：空化过程中气泡内部以化学效应为主，气泡 外部以物理效应为主，气泡溃灭后两者联合发生作 用。
２．２．２空化微射流口】
理论和实验给出：微射流的作用方向垂直于固 体表面；微射流的直径很小，与空化泡的大小有关， 从几微米到几十微米不等；流速几十至几百米／秒； 作用时问几个微秒：其冲击力可达上百兆帕。这样 强的冲击作用像锤ｍ尖钉一样反复敲打同体表面， 足以使同体表面的附着物被击碎、脱落，甚至固体 表面被破坏，造成所谓‘空化腐蚀’。
３影响超声空化的因素ｎ’１¨孔Ｍ坫Ｊ司
３．１声学参数 ３．１．１声压 ３．１．２声强 ３．１．３超声频率 ３．１．４声场分布
３．２液体物理性质
３．２．１饱和蒸汽压 ３．２．２粘滞性 ３．２．３表面张力
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２．３非线性效应
高强度声波作用于液体介质时，由于有限振幅 波的非线性效应，在液体中还会产生声辐射压和声 流等■阶效应，对超声清洗有着重要影响。
２．３．１声辐射压‘７＇８，９Ｉ
声辐射爪起源于有限振幅声波中介质的乐力、 密度的非线性以及声波运动过程中所不能忽略的 对流加速度。对于超卢清洗而青，声辐射压可以促 进清洗过程中气泡向工件表面的输送，使气泡在固 体肇面实现空化，产生微射流。
２００９年功率超声论文集
超声清洗的作用机理及其应用
邓京军
（中国科学院声学研究所北京１００１９０）
ｌ引言
超声清洗和处理是半个多世纪以来功率超声 技术应用最为广泛、深入、成功的一个方面。超声 清洗是一种物理清洗方法，其特点是速度快、质景 好、高效率且易于实现清洗过程的自动化。在现有 各种清洗方法中，超卢清洗是最理想、最为有效的 一种方法。超声清洗尤其适用于清洗具有复杂形状 的物体，对丁：其他清洗方法尤法或很难处理的孔 穴，狭缝，凹槽、微孔等，利用超声清洗可获得理 想的效果。除此之外，超声清洗还可以不用或少用 化学清洗剂、与其他清洗方法比较，在相同洗净度 下用水茕相对较少且基本上无■次污染，对于降低 环境污染和节能减排有较好的社会和经济效益。 超声清洗是功率超卢应用的一个分支，其作用 机理比较复杂，它涉及１Ｆ线性声学、气泡动力学、 流体力学、化学等多个学科，至今仍有许多问题还 为人们所不知。闪此，研究、揭示超声清洗的作用 机理应当受到重视。
３
２００９年功率超声论文集 容变／切变粘滞系数比和频率的平方。在有限振幅波 的情况下，由于非线性吸收效应，不管媒质是否具 有粘滞性，均可产生声流。 具有一定速度的声流可产生巨大的切应力。超 声清洗时，器壁上所产生的微卢流能够擦除表面附 着的污染物，增加搅拌和扩散作用，加速可溶性污 染物的溶解，而声流的法向速度分罩阻止了清洗下 来的污物重新附着在器壁上，得到高质量的清洁表 面。
ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ
ｋ Ｓ．Ｓｕｓｌｉｃｋ：Ｓｏｎｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２４７，１４３９．１４４５（１９９０１． ａｌ：Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ Ｎ．Ｙｏｓｈｉｏ， Ｏ．Ｈｉｒｏｓｈｉ，ｅｔ
ｉｎ
Ｗａｔｅｒ ａｎｄ
４
超声清洗的作用机理及其应用
作者： 作者单位： 邓京军 中国科学院声学研究所,北京,100190
本文链接：/Conference_7236769.aspx
ｕｎｄｅｒ
Ｒａｒｅ
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２．１．１气泡内部及气泡外部极小的空间区域
内‘１＇２，３舻ｌ
气泡在闭合、崩溃之前，在气泡内部会产生高 温、高压、声致发光等现象，泡内的高温、高骶会 使气泡内的气体产生常温下难以发生的物理化学 变化，主要包括：
２．３．２声流０８，９，ｌＯ，ｌｌｌ
声流是由于传播过程中媒质吸收能景，导致声 场中产生能茕密度筹引起的，是媒质通过声吸收从 声波中＂－－１０ ｃｍ／ｓ量级，正比于声强、
２．２机械效应 ２．２．１机械振动
激烈而快速变化的机械运动，对于附着在同体表面 的灰尘等不溶性同体颗粒物，强大的剪切作用足以 使同体颗粒从待清洗物体表面上脱落下来，从而 达到清洗的目的。
２超声清洗机理的探讨
２．１声空化
空化是液体介质中普遍存在的一种自然现象。 当声波或超声波作用于液体介质时，液体介质中某 点会经历周期性的压缩、膨胀过程。当处一Ｊ：膨胀相 时，如果此时声压的幅值小。ｊ：该点所在温度的液体 饱和蒸汽压与静水压，即出现负压，则在液体中的 薄弱Ⅸ域会产生所谓‘液体断裂’现象，出现空穴； 或者原来溶解在液体中的气体会以气核形式析出， 这些空穴（气核）通常称为空化核。空化核在负压 作用下，在声波膨胀相内迅速长大，直径几个微米 至数十微米不等；在随后到来的水缩相中，这些气 泡在正压的作用下气泡体积急剧减小，继而产生非 线性振荡（稳态窄化），或者声压达到某一阈值（空 化阈值）后快速闭合直至崩溃（瞬态空化）。一般 称这种现象为声空化。声空化的作用土要表现在下 述两个方面。