апарату, значно зменшує їх вібрацію і рівень шуму у виробничих приміщеннях. У інфразвукових апаратах порушуються коливання з великими амплітудами (від одиниць до десятків мм).
Однак мале поглинання інфразвуку робочим середовищем і можливість її узгодження з випромінювачем коливань (підбір відповідних параметрів джерела) і розмірами апаратів (для обробки заданих обсягів рідини) дозволяють поширити виникають при дії інфразвуку нелінійні хвильові ефекти на великі технологічні обсяги. Завдяки цьому інфразвукові апарати принципово відрізняються від ультразвукових, в яких рідини обробляються в невеликому обсязі.
У інфразвукових апаратах реалізуються наступні фізичні ефекти (один або декілька одночасно): кавітація, високоамплітудні знакозмінний і радіаційне (звукового випромінювання) тиску, знакозмінні потоки рідини, акустичні течії (звуковий вітер), дегазація рідини і освіта в ній безлічі газових бульбашок і їх рівноважних шарів, зсув фаз коливань між зваженими частинками і рідиною. Ці ефекти значно прискорюють окислювально-відновні, електрохімічні та інші реакції, інтенсифікують в 2-4 рази промислові процеси перемішування, фільтрування, розчинення і диспергування твердих матеріалів в рідинах, поділу, класифікації та зневоднення суспензій, а також очищення деталей і механізмів і т.д.
Застосування інфразвуку дозволяє в кілька разів знизити питомі енерго- і металоємність і габаритні розміри апаратів, а також обробляти рідини безпосередньо в потоці при транспортуванні їх по трубопроводах, що виключає установку змішувачів та інших пристроїв [2].
Малюнок 3 - Дозвуковий апарат для перемішування суспензій: 1 - мембранний випромінювач коливань; 2 - модулятор стисненого повітря; 3 - завантажувальний пристрій; 4 - компресор
Одна з найбільш поширених областей застосування інфразвуку - перемішування суспензій допомогою, наприклад, трубних інфразвукових апаратів. Така машина складається з одного або декількох послідовно з'єднаних гідропневматичних випромінювачів і завантажувального пристрою.
3. Використання ультразвуку в інтенсифікації хімічних процесів
ультразвуко? к - звукові хвилі, що мають частоту вище сприйманим людським вухом, зазвичай, під ультразвуком розуміють частоти вище 20000 Герц. Високочастотні коливання, використовувані в промисловості зазвичай створюють за допомогою п'єзокерамічних перетворювачів. У тих випадках, коли основне значення має потужність ультразвукових коливань, використовуються механічні джерела ультразвуку [7].
Вплив ультразвуку на хімічні та фізико-хімічні процеси, що протікають в рідині, включає: ініціювання деяких хімічних реакцій, зміна швидкості, а іноді і напрямки реакцій, виникнення світіння рідини (сонолюмінесценция), створення в рідині ударних хвиль , емульгування несмешивающихся рідин і коалесценцію (злиття частинок усередині рухомий середовища або на поверхні тіла) емульсій, диспергування (тонке подрібнення твердих тіл або рідин) твердих тіл і коагуляцію (об'єднання дрібних диспергованих частинок в бо? льшие за розміром агрегати) твердих частинок в рідині, дегазацію рідини і т.д. Для здійснення технологічних процесів використовують ультразвукові апарати [2].
Вплив ультразвуку на різні процеси пов'язано з кавітацією (освітою в рідині при проходженні акустичної хвилі порожнин (кавітаційних бульбашок), заповнених газом, парою або їх сумішшю) [4].
Хімічні реакції, що виникають в рідині під дією ультразвуку (звукохіміческіе реакції), можна умовно поділити на: а) окислювально-відновні, реакції, що протікають у водних розчинах між розчиненими речовинами і продуктами розкладання молекул води всередині кавітаційного пухирця (H, ОН, ,), наприклад:
(1)
б) Реакції між розчиненими газами і речовинами з високим тиском пари, що знаходяться усередині кавітаційного пухирця:
(2)
(3)
(4)
в) Ланцюгові реакції, що ініціюються не радикальною продуктами розкладання води, а яким-небудь іншим речовиною, дисоціюють у кавітаційному бульбашці, наприклад, ізомеризація малеиновой к-ти в фумаровую під дією Br, що утворюється в результаті звукохіміческой дисоціації.
г) Реакції з участю макромолекул. Для цих реакцій важлива не тільки кавітація і пов'язані з нею ударні хвилі і кумулятивні струменя, але і механічні сили, що розщеплюють молекули. Утворені при цьому макрорадикалів у присутності мономера здатні ініціювати полімеризацію.
д) Ініціювання вибуху в рідких і твердих вибухових речовинах.
е) Реакції в рідких наведених системах, наприклад, піроліз і окислення вуглеводнів, окислення альдегідів і спиртів, алкілування ароматичних сполук та ін. [2].
Основна енергетична характеристика звукохіміче...
