Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 22. 2 juni 1951 - Ultraljudgeneratorer, av Olle Lindström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
2 juni 1951
473
Ultraljudgeneratorer
Civilingenjör Olle Lindström, Stockholm
På senare år har i dagspressen och även i
översiktsartiklar i facktidskrifter ultraljudet
framförts soin en revolutionerande framtida
enhetsprocess ("unit process") och enhetsförfarande
("unit operation") i den kemiska tekniken6’22-24.
Ofta presenteras detta område då på ett sådant
sätt, att en oinvigd läsare måste få en överdriven
och kanske felaktig föreställning om arten och
graden av de effekter det gäller.
Vad är ultraljud?
Enligt den gängse terminologin betecknas med
ultraljud frekvensområdet över 20 000 p/s,
således ljud med en så hög frekvens, att det ej är
hörbart för det mänskliga örat3. Detta
beteckningssätt är ej helt lämpligt ur teknisk och
vetenskaplig synpunkt. De kemiska och
fysikaliskkemiska verkningar, som kan åstadkommas med
ljud av hög effekt, är ej i lika hög grad beroende
av frekvensen som av den akustiska effekten.
Man har åstadkommit kemiska effekter med
såväl ultraljud som hörbart ljud. I de flesta övriga
sammanhang, vari ultraljud användes, är det
dock den höga frekvensen, som är den viktiga
egenskapen. Det vore därför motiverat att införa
en ny beteckning, t.ex. "starkljud", för ljud med
godtycklig frekvens, som har en sådan styrka
(säg över 0,05 W/cm2), att mätbara kemiska och
fysikalisk-kemiska effekter åstadkommes, och
som används i denna avsikt. Här skall dock
gängse terminologi användas.
Ultraljudet är givetvis av samma karaktär som
det hörbara ljudet. Det är den höga akustiska
effekt, som i allmänhet anbringas och i en del
fall de höga frekvenserna, som är orsak till
ultraljudets karakteristiska verkan. "Normala
ultraljudbetingelser" (10 W/cm2, 300 kp/s) i vatten
innebär att de oscillerande partiklarna utsätts
för masskrafter av storleken 103 g. Dessa
krafter växlar riktning med dubbla ljudfrekvensen,
i detta fall 6 X 103 p/s. De i ljudvågen
utvecklade växeltrycken är ca 5 kp/cm2. Ljudtrycket,
vilket är kanske 105 gånger det ljudtryck, som
orsakar öronsmärtor vid hörbart ljud, ger
upphov till en fontän vid fasgränsen vätska—luft.
Det kan i samband med detta påpekas att
ultraljud knappast kan direkt ingripa i lågmolekylära
reaktioner. Vibrationsfrekvenserna i molekylerna
ligger oftast i infrarött, säg 1013 p/s. En vanlig
534.321.9
66.084
frekvens för ultraljud är 106 p/s; vid mycket
låga effekter kan man gå upp till 108—109 p/s.
Ultraljudets våglängd är i allmänhet av
storleksordningen millimeter, ett mått som ju är 105—
107 gånger molekyldimensionen. Ultraljudets
kemiska och fysikalisk-kemiska effekter torde
därför alltid på ett eller annat sätt kunna förklaras
med temperatur- och tryckvariationer samt
därav förorsakade fenomen i mediet.
Kavitation i ultraljudfält
Merparten av de kemiska verkningarna i
vätskefas tillskrives den kavitation, som uppträder i
kraftiga ultraljudfält. Kavitationen är emellertid
som fenomen betraktat en fristående företeelse,
som även kan framkallas på andra sätt än genom
ultraljud. Som kavitation betecknar man ett
bildande av tillfälliga, snabbt kollapsande hål eller
blåsor i vätskan18. Dessa hål (kaviteter) kan
bildas vid lokala undertryck, t.ex. i ett venturirör1
vid sugsidan av en fartygspropeller8 eller i ett
ultraljudfält.
Det typiska förloppet vid kavitationsberoende
kemisk verkan återges i fig. 1. De kemiska
verkningarna uppträder först, när den akustiska
effekten når en sådan styrka, att kavitation
uppstår. Kavitationen är ej ett enhetligt fenomen.
Flera varianter finns med olika grad av kemisk
aktivitet. Skilda kavitationsförlopp kan hänföras
till tvenne huvudgrupper: falsk (eller mild)
kavitation, som uppstår vid störställen i
vätskestrukturen, t.ex. gasgroddar, dammkorn, samt
äkta (eller hård) kavitation (även kallad
kavitation de novo), som uppkommer i den normala
vätskestrukturen utan hjälp av främmande in-
Fig. 1. Polymerisation av akrylnitril i 0,6-m vattenlösning
vid en ultraljudfrekvens av 700 kp/s, för söktid 48 h,
temperatur 25°C.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
