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[工学论文]超声波清洗技术在陶瓷过滤机中的应用
超声波清洗技术在陶瓷过滤机中的应用 陶瓷过滤机是目前国际上最新型、最先进的固液分离设备，应用于矿山选矿工艺，更能显示出它的卓越性能。陶瓷过滤机的核心技术是陶瓷过滤板，用复合多孔陶瓷作过滤介质。陶瓷过滤板及时有效的清洗，才能发挥陶瓷过滤机的生产效能。超声波清洗技术在陶瓷过滤机中的应用，解决了一般常规清洗设备及溶剂所不能达到的清洗效果。它与酸洗联合使用，更能发挥出强大的清洗效果。
1 超声波的特点
1.1 超声波的能量传递特性
当声波到达某一物质中时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率—样，物质分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外，是由分子的振动速度的平方决定的。所以，如果声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量。超声波的频率比声波高很多，所以它可以使物质分子获得很大的能量。
1.2 超声波的声压特性
当声波通入某物体时，由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用。当超声波振动使液体分子压缩时，好象分子受到来自四面八方的压力;当超声波振动使液体分子稀疏时，好象受到向外散开的拉力，对于液体，它们比较受得住附加压力的作用，所以在受到压缩力的时候，不大会产生反常情形。但是在拉力的作用下，在拉力集中的地方，液体就会断裂开来，这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔，这种空腔存在的时间很短，一瞬时就会闭合起来。空腔闭合的时候会产生很大的瞬时压力，一般可以达到几千甚至几万个大气压力。液体在这种强大的瞬时压力作用下，温度会骤然增高。断裂作用所引起的强大瞬时压力，可以使浮悬在液体中的固体表面受到急剧破坏。我们常称之为空化现象。
2 超声波清洗的原理
陶瓷过滤机超声波清洗系统包括产生高频电信号的超声波发生器和将电能转化为机械能的换能器。超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡(超声波)而传播到槽体介质(清洗液)中，超声波在清洗液中的辐射，使液体振动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播形成的负压区产生、生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称为空化效应的过程中，微小气泡闭合时可产生超过1000 个大气压的瞬间高压。连续不断产生的瞬间高压，就像一连串小爆炸一样不断冲击陶瓷板表面，使陶瓷板表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到清洗的目的。
超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面:因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来，分散，乳化，脱落。因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥开，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离，这是空化二次效应。超声波清洗时，通常与酸洗(稀NHO3联合清洗，超声波加速化学清洗剂对污垢的溶解过程。由空化作用使液体局部发生高温高压1000atm，5550) ，再经振动产生的搅拌，促使
化学或物理作用的相乘，液体不断地乳化分散，进一步促进化学反应的速率。
3 影响清洗效果的几个因素
(1) 与频率的关系通常超声波清洗时使用的频率为20-30一般，频率越低，空化效果越明显;频率越高，空化效果越差。对于频率因素涉及的清洗效果，大体可这样认为，采用频率低的针对较难清洗的污垢;频率高的，适合于精密清洗场合。因此, 针对不同的矿石性质及陶瓷板的污染情况，可适当地调节超声波发生器产生的频率。
( 2) 与温度关系一般30-50 , 的介质温度清洗效果最好。随着液温的上升，液体中生存的气泡会遮断声波，使超声波减弱。
( 3)与声强关系根据频率不同，声强一般选在1-2W|cm2左右。
( 4) 与清洗液关系清洗液的粘度越低含气量越高，清洗效果越好。一般在陶瓷过滤板清洗时使用60%稀NHO3即可，对于钙很重的情况下可考虑使用草酸。
( 5) 与被清洗物的位置关系将清洗物置于驻波压力最大的位置，可获得最佳的清洗效果。因此，将超声波换能器放在陶瓷板较近的位置可获得较好的使用效果。
随着科学的发展，各行各业的新产品新工艺不断涌现，超声清洗这一先进而又独特的工艺技术，正在越来越多的行业内应用。
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