超聲波霧化的原理

1、超聲波霧化的原理 1927年一束強超聲波自浸于液體中的超聲換能器朝向液面發(fā)出后，液面上將會出現(xiàn)一層薄霧，薄霧的濃談與超聲波的強度有關(guān)，而霧滴的大小則與超聲波的頻率及液體的表面張力有關(guān)，這時候在液體的表面處有表面波傳播，表面波的波長也與超聲波的頻率及表面張力有關(guān)。現(xiàn)已證明，霧滴直徑稍微小于表面波的半波長，這使得人們傾向于認為霧滴是表面波在波峰處的噴出物。超聲波霧化是利用超聲能量使液體形成微細霧滴的過程。超聲波使液體霧化有兩種方式:1.處于振動表面的薄液層在超聲振動下激起毛細一重力波。2.霧化方式是超聲波噴泉成霧。方式一超聲波霧化的原理存在兩種理論解釋。分別是微激波理論和表面張力波理論。一方面，微

2、激波理論解釋，超聲波在液體介質(zhì)中產(chǎn)生的空化效應導致微激波的產(chǎn)生從而產(chǎn)生霧化現(xiàn)象。這種理論認為空化效應是使得液體產(chǎn)生霧化的直接原因，空化的空泡崩潰時除了產(chǎn)生熱和光輻射外其余部分以微激波的形式輻射當微激波達到一定強度時引起液體的霧化當微激波達到一定強度時引起液體的霧化。另一方面，表面張力理論認為霧滴的產(chǎn)生是由于液體表面波的不穩(wěn)定使得液體產(chǎn)生霧化，具體的說當一定聲強的超聲波通過液體指向氣液界面超聲波在此界面形成表面張力波在與表面張力波相垂直的力的作用下一旦振動面的振幅達到一定值，液滴即從波峰上飛出而形成霧化。這種理論認為表面張力波在它的波峰處產(chǎn)生霧滴，其霧滴尺寸與波長成正比。表面張力波的模型及表面張

3、力波霧化模型圖。D為霧滴直徑;T為表面張力系數(shù);為液體密度;f為聲波率方式二噴泉霧化，它是常見的一種超聲波霧化形式，其利用壓電晶片作為換能器，產(chǎn)生兆赫級的超聲波。通常噴泉霧化的形成機制如下，當超聲換能器發(fā)射超聲波頻率為兆赫級，則超聲波及其空化場的指向性就很好，從而與其接觸的溶液將被噴起，形成“超聲噴泉”。在超聲噴泉產(chǎn)生的同時伴隨產(chǎn)生大量氣溶膠。其中“超聲噴泉”可以看作是一種向上噴射的超聲空化場，它擁有一種單方向的輻射力和對稱的回旋聲流。在這種空化場中，空化泡的分布非常不同。水等液體空化時，由于聲輻射壓的作用，出于空化泡的密度因超聲輻射力和聚束噴射的物理作用，使大量空化泡的集中熱效應和機械效應在噴泉前端更為突出，聲能密度也因超聲自由噴射和聚束噴射而沿噴射方向大有提高。在超聲噴泉中，大量空化泡塌陷、爆裂時的高溫聲沖流和高壓沖擊波是超聲噴泉的主要機制。而其他的機械攪動作用、熱效應等等也同時存在。應用該原理設(shè)計的超聲波加濕器常被用作室內(nèi)加濕裝