Powstawanie pęcherzyków kawitacyjnych wiąże się z wykonaniem określonej pracy przeciwko siłom spójności cząstek cieczy i konieczne do tego naprężenia rozrywające wynosić muszą niekiedy kilka atmosfer. W związku z tym kawitacja nie wywiązuje się w słabych polach akustycznych, a pojawia się dopiero po przekroczeniu pewnej określonej dla danych warunków wartości natężenia, zwanej progiem kawitacji, przy czym wartość ta rośnie w miarę wzrostu częstości drgań. Oznacza to, że wywołanie kawitacji w przypadku wysokich częstości wymaga bardzo dużych natężeń. I tak na przykład, gdy przy częstości 15 kHz kawitacja zaczyna się już przy natężeniu 0,15 W/cm2, to częstość 500 kHz wymaga już natężenia od 100 do 500 W/cm2. Po krótkim okresie istnienia pęcherzyki ka-. witacyjne giną, a w czasie ich zanikania wywiązują się olbrzymie lokalne ciśnienia dosięgające niekiedy setek, a nawet tysięcy atmosfer. Z procesem tym związane jest właśnie mechaniczne, niszczące działanie ultradźwięków na umieszczone w obszarze kawitacji ciała stale, określane zwykle mianem erozji kawitacyjnej. Wspomniane działanie mechaniczne nie jest jedynym efektem kawitacji, która mimo prostego przedstawienia ma bardzo złożony charakter, a z jej przebiegiem związane jest również powstawanie zjawisk elektrycznych, które z kolei stają się podstawą chemicznego działania ultradźwięków.
Ważną rolę w procesach czynnego działania ultradźwięków, poza przedstawioną już kawitacją, odgrywają również jeszcze dwa czynniki: ciśnienie promieniowania oraz tzw. wiatr kwarcowy. Zjawisko pierwsze polega na wywieraniu przez falę stałego ciśnienia w kierunku jej rozchodzenia się, na umieszczoną na jej drodze przeszkodę. Jakkolwiek ciśnienie promieniowania istnieje już przy rozchodzeniu się fal o małym natężeniu, to jednak zaczyna ono odgrywać rolę dopiero w przypadku dużych natężeń. Działaniem jego tłumaczy się między innymi powstawanie fontanny nad drgającą w cieczy płytką kwarcową (rys. 1).
Wspomniany wiatr kwarcowy jest stałym przepływem cieczy lub gazu, wywołanym przemieszczaniem się silnych fal ultradźwiękowych, zależnym również od rodzaju i struktury ośrodka. Powstawanie jego nie jest do tej pory całkowicie wyjaśnione, niemniej jednak, jak już stwierdzono, związane z nim intensywne mieszanie cieczy posiada duże znaczenie w procesach czynnego działania ultradźwięków.
Badanie i wykorzystanie w praktyce procesów wchodzących w zakres czynnych zastosowań wymaga szerokiej bazy aparaturowej pozwalającej na uzyskiwanie drgań ultradźwiękowych o odpowiednio dużym natężeniu i żądanej częstości w dowolnym ośrodku. Powstała stąd konieczność opracowania najrozmaitszych typów generatorów, tj. aparatów do wytwarzania ultradźwięków. Ze względu na zasadę działania dzielimy je zwykle na dwie duże grupy:. 1) generatory mechaniczne i 2) generatory elektromechaniczne.
Leave a reply