OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 1 2026 15 TECHNOLOGY 2. Отделение частиц твердой фазы от поверхности агломерата под действием пульсирующих и схлопывающихся пузырьковых образований, размер которых меньше агломерата. Происходит при удалении от торца излучателя в зоне, куда пузырьки переносятся акустическим потоком. 3. Дефрагментация крупного агломерата на несколько мелких под действием пульсаций кавитационных образований. 4. Разделение агломерата под действием акустического потока в условиях слабой адгезии отдельных его частей. В условиях обработки реальной дисперсной системы данные механизмы будут действовать одновременно, но при этом получение однородной дисперсной системы возможно только при реализации первого механизма, обеспечивающего полное разделение агломерата на единичные твердые частицы. То есть режим ультразвуковой обработки должен обеспечивать перемешивание компонентов таким образом, чтобы частицы и агломераты проходили через зону высокой кавитационно-эрозионной активности. Итак, при выборе режима ультразвуковой обработки возникают ограничения по максимальному объему дисперсных систем и обеспечению необходимой скорости акустического потока на дне технологической емкости. Определение требуемой скорости потока Сила, создаваемая акустическим потоком Fак.п, в совокупности с выталкивающей силой Fарх должна превышать силу тяжести Fтяж: + > àê.ï àðõ òÿæ F F F . (1) Рассмотрим случай образования агломерата сферической формы из сферических частиц. Тогда сила тяжести определяется как = = ρ γ π 3 òÿæ äô àãë 4 3 F mg R g , где ρдф – плотность частиц дисперсной фазы; Rагл – радиус агломерата; γ – коэффициент наполняемости, определяемый как отношение насыпной плотности к ρдф. Сила Архимеда: = ρ π 3 àðõ æ àãë 4 3 F R g , где ρж – плотность жидкой дисперсионной среды. Сила, действующая со стороны потока жидкости на агломерат: 2 àê.ï æ àê.ï 1 2 F V S = ρ , где Vак.п – скорость акустического потока; = π 2 àãë 2 S R – площадь контакта, равная половине площади сферы. С учетом рассмотренного условие (1) примет вид ρ π > π ρ γ − ρ 2 2 3 æ àê.ï àãë àãë äô æ 4 ( ). 3 V R R g (2) Отсюда можно определить значение скорости потока, позволяющее проводить перенос агломератов и отдельных частиц по обрабатываемому объему: ρ γ − ρ > ρ äô æ àê.ï àãë æ 4 . 3 V gR (3) Пользуясь данным выражением, определим требуемую скорость потока для рассматриваемого выше случая: насыпная плотность порошка графита ρ γ äô = 1800 кг/м 3, плотность смеси вода-глицерин (для вязкости 102 мПа ⋅ с) ρж = = 1221 кг/м3, радиус агломерата R = 1,5 мм. Получим ϑ > àê.ï 0, 096Þ / ì ñ. Для того чтобы переместить агломерат в зону развитой кавитации, такая скорость потока должна достигаться на дне технологической емкости (20 мм от излучателя). Учитывая, что акустический поток обладает максимальной скоростью под торцом излучателя (Vmax = V0) и постепенно затухает при удалении от него, причем степень затухания зависит от свойств жидкой среды и амплитуды колебаний, требуется определить закономерности изменения скорости потока по обрабатываемому объему. Зависимость скорости акустического потока от свойств жидкой среды Динамика распространения акустического потока На рис. 9 и 10 показана динамика движения потока для воды и смеси с вязкостью 1010 мПа ∙ с, который образуется под действием колебаний с амплитудой ξm = 25 мкм, обеспечивающей наибольшую начальную скорость из рассматриваемых.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1