超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)空化強(qiáng)度表征與影響因素

1、超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)空化強(qiáng)度表征與空化強(qiáng)度表征與影響因素影響因素TheacterizationInfluenceofUltrasonicCavitationIntensityintheSonochemistryReact學(xué)科專業(yè)：化工過程機(jī)械研究生：劉芃宏指導(dǎo)教師：劉麗艷副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一六年五月萬方數(shù)據(jù)摘要超聲在清洗、醫(yī)療、聲化學(xué)反應(yīng)和污水處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其主要動力為超聲空化效應(yīng)。超聲空化作為超聲化學(xué)反應(yīng)

2、的主動力，其在超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的強(qiáng)度與反應(yīng)產(chǎn)率密切相關(guān)，對其進(jìn)行測量、表征和影響因素研究不僅可以為提高超聲化學(xué)反應(yīng)效率提供理論基礎(chǔ)，還可以指導(dǎo)超聲化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。由于超聲空化具有復(fù)雜性和隨機(jī)時空變異性，使得超聲空化場的表征和影響因素研究不能滿足超聲化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要求。如何實(shí)現(xiàn)超聲化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)空化強(qiáng)度表征與影響因素研究，成為了超聲化學(xué)發(fā)展過程中亟待解決的問題?；诔暬瘜W(xué)理論，分析了超聲空化效應(yīng)及影響因素，對現(xiàn)有各種超聲空化強(qiáng)度

3、測量方法進(jìn)行比較，提出了一種改進(jìn)電化學(xué)結(jié)合譜分析法測量超聲空化強(qiáng)度，并用鋁箔腐蝕法對該結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明改進(jìn)電化學(xué)結(jié)合譜分析法可以用來測量超聲空化強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其他方法具有一致性。將該法應(yīng)用到研究超聲頻率、反應(yīng)器形狀、換能器個數(shù)及排布方式對超聲空化強(qiáng)度的影響過程中。對比了20kHz、50kHz和80kHz低頻超聲空化強(qiáng)度結(jié)果表明，超聲空化強(qiáng)度隨著頻率升高而降低，20kHz超聲輸入條件下的空化強(qiáng)度是80kHz的5倍，而50kH

4、z超聲輸入條件下的空化強(qiáng)度是80kHz的3倍，不同頻率間的協(xié)同作用會加強(qiáng)空化，引入不同頻率的協(xié)同作用效果較單純增加換能器個數(shù)要好。對比正八棱柱形和長方體超聲化學(xué)反應(yīng)器的空化強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)正八棱柱反應(yīng)器的空化強(qiáng)度更高，因?yàn)樵撔螤钶^長方體反應(yīng)器側(cè)壁面數(shù)量多，不容易形成駐波，空化死角少，有利于超聲空化發(fā)生。研究還發(fā)現(xiàn)增加換能器個數(shù)會提高超聲空化強(qiáng)度，換能器安裝在壁面上的空化效果比底面好；反應(yīng)器內(nèi)盛裝介質(zhì)具有諧振液位，不同頻率的諧振液位不同，諧振液