双频复合超声强化无水葡萄糖溶液结晶成核研究

溶液结晶技术在许多领域有着广泛的应用,其中结晶成核是溶液结晶的关键环节。以无水α-葡萄糖为研究对象,采用双频复合超声(25 k Hz+40 k Hz)强化糖液结晶成核,研究了溶液浓度、超声功率和作用时间对成核速率的影响,对单频和双频作用的晶核形态进行了对比,并采用碘化钾溶液中碘的释放量研究超声空化产额。研究结果表明:在同等条件下,双频复合超声降低了溶液成核的初始浓度,提高了成核速率,同时得到粒度均匀的晶核;双频复合超声的空化产额远高于单频25 k Hz超声和单频40 k Hz超声的空化产额,双频复合超声具有协同作用。双频复合超声强化溶液成核是一种快速、高效、节能的方法。     

双频超声空化效应强化提取中药有效成分的实验研究

设计了25kHz和40kHz的双频超声强化提取装置,以碘化钾中碘的释放量研究双频超声的空化效应,并以黄柏为原料研究双频超声对提取小檗碱的强化效果,结果表明:在相同实验条件下,双频超声的空化效应远大于单频超声的空化效应;25kHz与40kHz双频超声时的提取率为64.1%,单频25kHz及40kHz时的提取率分别为36.8%和19.0%,双频超声强化的提取率显著高于单频超声强化的提取率。研究还表明,双频超声强化可以降低提取温度,缩短提取时间,为热敏性药物的提取提供了新的强化方法。     

超声换能器位置对碘化钾溶液碘释放影响的研究

本文用碘化钾溶液作为样品对双超声在同向,正交,相向辐射时溶液中碘释放进行了初步研究。结果表明;双频超声辐射效果比单频辐射好,同向超声辐射要比正交,相向效果好,它显示出声化学产额与换能器的位置有关,并对此现象予以分析解释。     

用碘释放法研究低频超声的声化学产额

本文用碘释放法研究了２８ｋＨｚ超声的声化学产额随扬强和辐照时间的变化。表明声化学产额随声强呈非线性变化，而随辐照时间近似呈线性变化。进而研究了由２８ｋＨｚ与１．０６ＭＨｚ组成的正交辐照系统的声化学产额。     

声流条件下超声空化气泡分布研究

研究了频率为 20 kHz的超声作用在圆柱形料腔中出现声流现象时超声空化效应的空间分布特性。结合大振幅声源条件下的声辐射力,对声场内的声流现象进行了仿真分析,获取了不同超声功率和液位高度下的声流速度场分布,初步探究了声流条件下空化气泡的运动分布规律。采用超声空化效应的声致化学发光实验,对比研究了有、无声流条件时超声空化效应的空间分布特性。结果表明：功放电流高于 80 mA(电功率为 17.6 W)时,超声场可形成稳定的声致流动现象且可有效提高其声能辐射效率,大大增加了空化效应的作用区域,进而提高了声化学反应效率;声流条件下料腔内超声空化效应的分布区域与超声功率(振幅)、料腔液位高度相关,功放电流从 40 mA(电功率为8.8 W)增加至 120 mA(电功率为 26.4 W)时,空化面积占比提高了 100.86%,液位高度为 60 mm时的空化面积占比较50 mm和 70 mm时分别提高了 13.11%和 73.91%,提高超声功率及选择合理的料腔液位高度,可有效提高空化气泡扩散距离,增大空化分布面积;对于固定形状及尺寸料腔中的声场,声流速度达到一定阈值时,会出现空化效应增强,空化效应增强区域位于大于声流速度阈值的区域内;空化气泡的扩散分布与声流速度场密切相关,表现为随声流速度场的变化在料腔中部沿径向扩散、沿变幅杆轴向且在料腔底部沿径向扩散、沿变幅杆轴向扩散三种扩散分布模式。     

用碘释放法研究双束脉冲超声辐照的空化产率增强效应

本文首次采用碘释放法发现双束脉冲超声辐照的空化产率增强效应。这一发现无疑对声空化效应的基础研究和声化学技术发展具有重要的意义。     

多频超声辐照的声化学产额研究进展

声化学是一门新兴的交叉学科，具有很多用途，广泛地应用于医药，生物，海洋，航空，轻工，食品，化学，化工等诸多领域，打基础这年来对声化学的研究十分活跃，多频超声对声化学产额的影响是其中研究的热点之一。声化学反应的主动力是声空化，声化学产额与超声辐照频率有一定的关系。双频，三频正交超声辐照能显著地提高声化学产额，具有明显的增强效应。文章综述了这方面的研究进展情况，阐述了声化学产额的影响因素。提出了目前所存在的问题并进行展望。     

基于共振峰的超声空化声发射信号分析

摘 要：为了简单有效地提取超声空化时频信息而估计空化强度,提出了应用基于全极点线性预测编码模型的共振峰分析方法进行分析,并使用其分析了19kHz超声作用下的空化场的声发射信号。将共振峰分析结果与常用的频谱分析和短时傅利叶分析结果进行了对比,发现共振峰分析方法更能从超声空化声发射信号的中提取出简单但关键的时频信息来。采用共振峰方法的分析结果表明,可以利用空化声发射的共振峰参数如基频频率和相对高频共振峰的幅值来分别反映超声空化的非线性振荡和瞬态空化,进而估计超声空化的强度。     

柱形料腔中超声空化效应的空间分布特性研究

研究了20 kHz的圆柱形料腔中超声空化效应的形成及其空间分布特性。应用柱贝塞尔函数,推导获取了柱形声场内超声传播的声能密度的分布,并采用有限元方法进行仿真分析。针对频率为20 kHz的功率超声实验,结合声学测量方法和鲁米诺声致化学发光方法,对理论分析结果进行了验证对照。结果表明:料腔半径R=50 mm,20 kHz谐振液位高度H=90 mm时,若功放电流<40 mA,超声空化效应出现在变幅杆端部区域;若40 mA≤功放电流≤80 mA,空化效应显著增强,空化效应的空间分布与场内声压分布一致,空化效应受声模态影响,形成远场空化效应的分布特性;若功放电流>80 mA,受非线性因素影响,谐振液位时,空化效应在声流作用下呈柱形拖尾状分布,并在底部壁面边界形成平铺状分布;非谐振液位高度等于75 mm时,超声空化效应随功率增加仅在变幅杆端部区域出现,且呈现局域空化分布特性。     

基于非线性超声空化效应的铝合金热浸镀工艺

在390℃热浸镀锌过程中施加20 kHz的超声波,采用数值分析法求解Keller-Miksis和Mettin方程,描述ZnAl8熔池中0～800 W超声空泡的生长规律和空化效应,研究超声功率对镀层ZnAl8合金组织的影响,以及对1050铝合金表面氧化膜的作用.结果表明:空化效应与超声功率呈现出非线性的变化规律,当超声功率为0～500 W时,空化以稳态效应为主,空化能量不足以消除镀层合金初生相的粗大枝晶组织,也不能消除铝合金氧化膜.当功率为600～800 W时,空化以瞬态崩溃破裂的方式释放能量,其中700～800 W的空化压强和温度效应可以将铝合金表面氧化膜击碎和熔蚀,为镀层中元素扩散提供了铺展润湿和物质传输的通道,镀层ZnAl8合金与1050铝合金基体之间形成了良好的冶金结合,镀层合金呈细小均匀的蔷薇组织.     

双频超声破解污泥实验方法

使用20kHz和25kHz双频超声破解污泥装置,根据污泥滤液COD、NH3-N、TP的增量研究复频超声破解污泥的效果,并且详细探讨了影响复频超声破解污泥的影响因素（不同频率组合、不同作用方式、不同功率组合、不同时间组合）。实验结果表明双频超声更有利于污泥破解,为污泥破解方法的应用和今后进一步扩大其研究提供一定的基础。     

Toward a reference ultrasonic cavitation vessel: Part 2--investigating the spatial variation and acoustic pressure threshold of inertial cavitation in a 25 kHz ultrasound field

As part of an ongoing project to establish a reference facility for acoustic cavitation at the National Physical Laboratory (NPL), carefully controlled studies on a 25 kHz, 1.8 kW cylindrical vessel are described. Using a patented high-frequency acoustic emission detection method and a sonar hydrophone, results are presented of the spatial variation of inertial acoustic cavitation with increasing peak-negative pressure. Results show that at low operating levels, inertial acoustic cavitation is restricted to, and is strongly localized on, the vessel axis. At intermediate power settings, inertial acoustic cavitation also occurs close to the vessel walls, and at higher settings, a complex spatial variation is seen that is not apparent in measurements of the 25 kHz driving field alone. At selected vessel locations, a systematic investigation of the inertial cavitation threshold is described. This was carried out by making simultaneous measurements of the peak-negative pressures leading to inertial cavitation and the resultant MHz-frequency emissions, and indicates an inertial cavitation threshold of 101 kPa +/- 14% (estimated expanded uncertainty). However, an intermediate threshold at 84 kPa +/- 14% (estimated expanded uncertainty) is also seen. The results are discussed alongside theoretical predictions and recent experimental findings.     

功率超声对小麦面粉可溶性组分形成溶液过冷度的影响

应用自行设计的超声辅助冷冻循环系统,研究了频率为25kHz、不同电功率的超声对小麦面粉可溶性组分形成溶液过冷度的影响.研究结果表明,功率超声能显著地降低小麦面粉可溶性组分形成溶液中冰结晶的过冷度,促进冰晶晶核的形成.随着超声电功率逐渐增加,小麦面粉可溶性组分形成溶液过冷度逐渐减小,即成核温度随着超声电功率的增加而增加.研究结果有助于揭示超声强化食品冷冻过程中,溶解有多种无机与有机化合物的食品复杂溶液的冰结晶机理.     

超声对黑曲霉产菊粉酶的影响

为了探索超声提高黑曲霉产菊粉酶的可能,考察了超声处理时间、超声频率和不同发酵时期超声处理等参数的影响。试验发现在黑曲霉的延滞期和对数增长期的初期阶段（〈30h）,40kHz和59kHz的超声处理均抑制了黑曲霉产菊粉酶的活力,高频超声的抑制效果更明显,菊粉酶活力降低了47.4%。在黑曲霉的对数增长期的后期阶段（〉36h）,这两种频率的超声处理均促进了黑曲霉产菊粉酶的活力,低频超声的促进作用更明显,菊粉酶活力提高了29.3%。结果表明,在一定条件下,超声能够促进微生物的发酵产酶。     

Controlled ultrasound tissue erosion

The ability of ultrasound to produce highly controlled tissue erosion was investigated. This study is motivated by the need to develop a noninvasive procedure to perforate the neonatal atrial septum as the first step in treatment of hypoplastic left heart syndrome. A total of 232 holes were generated in 40 pieces of excised porcine atrial wall by a 788 kHz single-element transducer. The effects of various parameters [e.g., pulse repetition frequency (PRF), pulse duration (PD), and gas content of liquid] on the erosion rate and energy efficiency were explored. An Isppa of 9000 W/cm2, PDs of 3, 6, 12, and 24 cycles; PRFs between 1.34 kHz and 66.7 kHz; and gas saturation of 40-55% and 79-85% were used. The results show that very short pulses delivered at certain PRFs could maximize the erosion rate and energy efficiency. We show that well-defined perforations can be precisely located in the atrial wall through the controlled ultrasound tissue erosion (CUTE) process. A preliminary in vivo experiment was conducted on a canine subject, and the atrial septum was perforated using CUTE.