Ultraheli sonokeemilised seadmed

1.Sissejuhatus ultraheli sonokeemilistesse seadmetesse:

Kui ultrahelilained levivad vedela keskkonna kaudu, tekitavad nad mehaanilise, kavitatsiooni ja kuumuse kaudu mehaanilisi, termilisi, optilisi, elektrilisi ja keemilisi mõjusid. Suure võimsusega ultrahelilained tekitavad intensiivse kavitatsiooni, mis loob kohapeal mööduvad kõrged temperatuurid, kõrge rõhu, vaakumi ja mikrolülid. Keemiline ekstraheerimine, biodiisli tootmine ja sonokeemilised reaktsioonid on loonud väikese väikese keskkonna, mis on reaktsiooniprotsessile väga soodne, mis võib reaktsioonikiirust märkimisväärselt suurendada ja reaktsioonitingimusi vähendada.

Biomassi ekstraheerimiseks põhjustab see taimerakkude seinte hävimist ja lahusti kiiret läbitungimist, nii et ekstraheeritud toimeained saab kiiresti lahustisse lahustada, suurendades sellega ekstraheerimise kiirust, lühendades ekstraheerimise aega ja säästes lahustit. Biomassivarude ultraheli töötlemine on viimastel aastatel teadus- ja arendustegevuse kuum koht.

Ultraheli keemiline ekstraheerimine, biodiisli tootmine ja sonokeemiliste reaktsioonide biomassi ekstraheerimine ulatusid vahemikus 15 KHz kuni 100 KHz, ultraheli sagedused umbes 20 KHz olid tavalised, peamiselt madalamate ultraheli sageduste tõttu samadel võimsustingimustel. Tõenäolisem on kavitatsiooniefektid.

2. ultraheli sonokeemiliste seadmete tööpõhimõte:

Ultraheli sonokeemiline seade koosneb kahest osast: ultraheli vibratsioonikomponendist ja ultraheli spetsiaalse ajami jõuallikast: ultraheli vibratsioonikomponent sisaldab peamiselt suure võimsusega ultraheli muundurit, ultraheli helisignaali ja ultraheli tööriista pead ultraheli vibratsiooni tekitamiseks ning vibratsioonienergia suunatakse vedelikku eralduvasse. Andur teisendab sisendis kasutatava elektrienergia mehaaniliseks ehk ultraheli energiaks. Selle ilming on see, et muundur liigub pikisuunas edasi-tagasi ja amplituud on tavaliselt mitu mikromeetrit.

Selline amplituudvõimsuse tihedus on ebapiisav ja seda ei saa otse kasutada. Sarv on ette nähtud amplituudi võimendamiseks, reaktsioonilahuse ja ultraheli muunduri isoleerimiseks ning ühtlasi kogu ultraheli vibratsiooniseadme fikseerimiseks. Tööriistapea ühendatakse sarvega ja sarv edastab ultraheli energiavibratsiooni tööriistapeale ning ultraheli energia eraldub tööriista peast keemilise reaktsiooni vedelikku.

Ultrahelile eraldatud ajami võimsus (ultraheli generaator) sisaldab alaldi vooluahelat, võnkevooluahelat, võimendi vooluahelat, tagasiside vooluringi, jälgimisahelat, kaitseskeemi, sobitusahelat, kuvarit ja nii edasi. Seda kasutatakse kõrgsagedusliku ja suure võimsusega voolu genereerimiseks ja ultraheli vibratsioonikomponentide töötamiseks. Ultraheligeneraatori võimsust saab reguleerida vastavalt erinevatele töötingimustele. Generaatorisse saab integreerida ka ajakontrolleri, et juhtida ultraheli vibratsiooni aega ja vahelduvat aega.