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超声波在工业中的应用

更新时间:2024-06-11      浏览次数:81

什么是超声波 

超声波是指频率超过人类听觉正常范围的超高频声波。它是一种波长极短的机械波,在空气中波长一般短于2cm(厘米)。它必须依靠介质进行传播,无法存在于真空(如太空)中。它在水中传播距离比空气中远,但因其波长短,在空气中则极易损耗,容易散射,不如可听声和次声波传得远。

超声波在金属工业中的应用

超声波可以预测工业零部件的使用寿命。预测工业设备零件寿命的重要性不言而喻。这个预测过程是累人的、复杂的、困难的。文献中的研究报告表明,在疲劳机器的不同金属部件逐渐发生微损伤,随后疲劳引起的裂纹逐渐增加,导致主要破坏宏观裂纹的灾难性增长。这个长期准备阶段的存在表明,合适的措施有助于防止流程下一阶段的变化。

食品工业中的超声波技术

在高能超声应用中,超过 1 W/cm2强度和100 kHz 频率。高能超声从液体食品中去除气体,结晶,诱导氧化还原反应,蛋白质和酶的提取和纯化,用于启动成核以及酶失活。对比植物微生物灭活所需的研究表明,热处理在超声波的帮助下,也可以在较低温度下食用液体食品。对于超声波处理,需要额外的能量,这导致集成过程的整体能源需求增加。但在廉价电力供应或替代品不可用的地区能源,超声波辅助处理可能是一个有趣的替代当前流行的热处理选择。其中的处理可以利用超声波很容易地去除液体产品中的气体。

超声波在农业工业中的应用

在地中海地区,橄榄磨坊产生的废水会污染环境。此外,用橄榄磨机灌溉田地和农场,废水将废料排放到水床中,严重污染水源,因为它含有顽固的生物属性。因此需要利用超声波清除农业废水中的污染物。该废水的初级处理包括光照射对催化剂的光子活化,而二次处理包括超声诱导的功率超声空化。

超声波在皮革工业中的应用

皮革工业排出的污染物含有不同的化学物质,这些化学品在皮革加工过程中被使用,最终产生固体废料。在皮革工业中,酶处理可以作为化学处理的一种有益的替代方法。而且它在环境安全方面也是很有帮助的,另外,酶处理的成本很低,而且可以在低温下进行,无需使用额外的化学品。超声波和酶处理的同时应用有助于改善制革厂废料的酶水解,并导致消化能力的提高和碎屑和刨花的产量。

兽皮主要由不溶性的纤维蛋白组成,称为胶原蛋白,它可能在蛋白酶的作用下降解。通过应用超声波,兽皮的纤维网络失去了作用,其速率也随之降低。皮料的纤维网会消失,蛋白酶在皮肤毛孔内的扩散速度会增加。在一项研究报告中,一种中性蛋白酶(枯草杆菌 枯草芽孢杆菌)和碱性蛋白酶(地衣芽孢杆菌)被应用。结果显示,地衣芽孢杆菌的蛋白酶(碱性)几乎不受超声波的影响。因此它被选作降解固体废物的原料。

 

现在功率超声的效用显著提高,特别是在工业应用中,科学家们对此进行了深刻的研究。通过超声波进行的能量输入可以显著提高产量和产品质量,并可以促进许多不同行业的产品的回收和净化过程。超声技术是一种清洁高效的技术,广泛用于食品加工、冷冻和保存。它还可用于预测工业工艺和机器部件的使用寿命,以及对纺织、农业、制革厂等不同行业产生的废物的处理。


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