Analiza dviju različitih karakteristika djelovanja koje koristi ultrazvučni homogenizator

Ultrazvučni homogenizator koristi kavitaciju i druge fizičke učinke ultrazvučnih valova u tekućini za postizanje učinka homogenizacije. Ultrazvuk je proces širenja mehaničke vibracije u mediju. Ima karakteristike skupljanja, orijentacije, refleksije i prijenosa. Uglavnom proizvodi dva oblika vibracija u mediju, naime poprečne valove i longitudinalne valove. Prvi se mogu generirati samo u krutim tvarima, a drugi se mogu proizvesti u krutini, tekućini i plinu.

Kavitacija znači da tekućina pod djelovanjem ultrazvučnih valova stvara šupljine ili male mjehuriće na slabijim mjestima, a mali mjehurići pulsiraju uz ultrazvučne valove. Ultrazvučna kavitacija također proizvodi snažno mehaničko djelovanje koje proizvodi brzi mlaz ili akustični udar u blizini čvrstog sučelja, stvarajući snažan udarni val u tekućini. Fizički učinak znači da ultrazvučni valovi mogu stvoriti učinkovitu agitaciju i protok u tekućini kako bi uništili strukturu medija i razbili čestice u tekućini, uglavnom zbog sudara između tekućina, mikrofaznog toka i udarnog vala.

Teoretski, kavitacijski mjehur koji prsne stvorio bi tlakove veće od 10,000 psi i temperature od 20,000 stupnjeva F (11,000 stupnjeva), a udarni val bi brzo zračio prema van u trenutku kad je pukla. Energija koju oslobađa jedan kavitacijski mjehur je vrlo mala, ali milijuni kavitacijskih mjehurića pucaju u isto vrijeme svake sekunde. Kumulativni učinak bit će vrlo jak, a jaka sila udarca će oguliti prljavštinu na površini obratka. , što je karakteristično za sva ultrazvučna čišćenja.

Ako je ultrazvučna energija dovoljno velika, kavitacija će se pojaviti posvuda u tekućini za čišćenje, tako da ultrazvučni valovi mogu učinkovito očistiti sitne pukotine i rupe. Kavitacija također potiče kemijske reakcije i ubrzava otapanje površinskog filma. Međutim, samo kada je tlak tekućine u određenom području niži od tlaka plina u mjehuriću, na tom će području doći do kavitacije, pa ovaj uvjet može biti zadovoljen kada je ultrazvučna amplituda koju generira pretvarač dovoljno velika. Mala snaga potrebna za stvaranje kavitacije naziva se kritična točka kavitacije. Različite tekućine imaju različite kritične točke kavitacije, tako da ultrazvučna energija mora premašiti ovu kritičnu točku kako bi se postigao učinak čišćenja. Odnosno, samo kada energija prijeđe kritičnu točku mogu se generirati kavitacijski mjehurići za ultrazvučno čišćenje.