什么是超聲波
超聲波是指頻率超過人類聽覺正常范圍的超高頻聲波。它是一種波長極短的機械波,在空氣中波長一般短于2cm(厘米)。它必須依靠介質進行傳播,無法存在于真空(如太空)中。它在水中傳播距離比空氣中遠,但因其波長短,在空氣中則極易損耗,容易散射,不如可聽聲和次聲波傳得遠。
超聲波在金屬工業中的應用
超聲波可以預測工業零部件的使用壽命。預測工業設備零件壽命的重要性不言而喻。這個預測過程是累人的、復雜的、困難的。文獻中的研究報告表明,在疲勞機器的不同金屬部件逐漸發生微損傷,隨后疲勞引起的裂紋逐漸增加,導致主要破壞宏觀裂紋的災難性增長。這個長期準備階段的存在表明,合適的措施有助于防止流程下一階段的變化。
食品工業中的超聲波技術
在高能超聲應用中,超過 1 W/cm2強度和100 kHz 頻率。高能超聲從液體食品中去除氣體,結晶,誘導氧化還原反應,蛋白質和酶的提取和純化,用于啟動成核以及酶失活。對比植物微生物滅活所需的研究表明,熱處理在超聲波的幫助下,也可以在較低溫度下食用液體食品。對于超聲波處理,需要額外的能量,這導致集成過程的整體能源需求增加。但在廉價電力供應或替代品不可用的地區能源,超聲波輔助處理可能是一個有趣的替代當前流行的熱處理選擇。其中的處理可以利用超聲波很容易地去除液體產品中的氣體。
超聲波在農業工業中的應用
在地中海地區,橄欖磨坊產生的廢水會污染環境。此外,用橄欖磨機灌溉田地和農場,廢水將廢料排放到水床中,嚴重污染水源,因為它含有頑固的生物屬性。因此需要利用超聲波清除農業廢水中的污染物。該廢水的初級處理包括光照射對催化劑的光子活化,而二次處理包括超聲誘導的功率超聲空化。
超聲波在皮革工業中的應用
皮革工業排出的污染物含有不同的化學物質,這些化學品在皮革加工過程中被使用,最終產生固體廢料。在皮革工業中,酶處理可以作為化學處理的一種有益的替代方法。而且它在環境安全方面也是很有幫助的,另外,酶處理的成本很低,而且可以在低溫下進行,無需使用額外的化學品。超聲波和酶處理的同時應用有助于改善制革廠廢料的酶水解,并導致消化能力的提高和碎屑和刨花的產量。
獸皮主要由不溶性的纖維蛋白組成,稱為膠原蛋白,它可能在蛋白酶的作用下降解。通過應用超聲波,獸皮的纖維網絡失去了作用,其速率也隨之降低。皮料的纖維網會消失,蛋白酶在皮膚毛孔內的擴散速度會增加。在一項研究報告中,一種中性蛋白酶(枯草桿菌 枯草芽孢桿菌)和堿性蛋白酶(地衣芽孢桿菌)被應用。結果顯示,地衣芽孢桿菌的蛋白酶(堿性)幾乎不受超聲波的影響。因此它被選作降解固體廢物的原料。
現在功率超聲的效用顯著提高,特別是在工業應用中,科學家們對此進行了深刻的研究。通過超聲波進行的能量輸入可以顯著提高產量和產品質量,并可以促進許多不同行業的產品的回收和凈化過程。超聲技術是一種清潔高效的技術,廣泛用于食品加工、冷凍和保存。它還可用于預測工業工藝和機器部件的使用壽命,以及對紡織、農業、制革廠等不同行業產生的廢物的處理。
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