УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ КАВИТАТОРЫ ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ СРЕД

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ  ЗМІСТ  РОБОТИ

У вступі викладено загальну характеристику роботи, обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено мету та задачі дослідження, наведено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі шляхом аналізу відомих кавітаційних технологічних процесів обґрунтована можливість та доцільність підвищення їх ефективності за рахунок застосування ультразвукового обладнання з високою інтенсивністю коливань. Особливої уваги приділено важливій для життєдіяльності людини технології – ультразвукового кавітаційного знезараження питної води та технологічних рідинних середовищ, з якими людина безпосередньо контактує в процесі виробництва. Проведений аналіз розповсюджених нині способів інактивації мікроорганізмів в рідких середовищах виявив ряд суттєвих недоліків як в хімічних, так і в фізичних способах. Обґрунтована доцільність застосування для інактивації мікроорганізмів явища ультразвукової кавітації, яке забезпечує комплексну знезаражуючу дію на широке коло різновидів мікроорганізмів. Сформульовані вимоги до ультразвукового технологічного обладнання, яке, на відміну від існуючого, здатне забезпечити підвищення ефективності багатьох технологічних процесів. Запропоновано схему ультразвукового кавітатора проточного типу з акустично розв’язаними окремими циліндричними камерами, що збуджуються на радіальній моді коливань за допомогою ультразвукових резонансних приводів осьових переміщень з ножевидними трансформаторами коливальної швидкості. На основі огляду технічних літературних джерел поставлена мета та сформульовані задачі дисертаційного дослідження.

У другому розділі представлені та проаналізовані схеми ультразвукових кавітаторів, в яких підвищення інтенсивності ультразвукових коливань досягається за рахунок застосування трансформаторів коливальної швидкості та за рахунок використання фокусуючих властивостей випромінюючої поверхні, а саме  використання ефекту концентрації ультразвуку в фокальній області циліндричного трубчатого вібратора, який збуджується на нульовій моді радіальних коливань. Проаналізовані потенційні можливості розглянутих кавітаторів та показані сфери їх доцільного застосування. Для підвищення ефективності окремих технологічних процесів, зокрема процесу знезараження стічних вод, запропоновано спосіб та спеціальну конструкцію ультразвукового кавітатора, які забезпечують додаткове підвищення продуктивності кавітаційної обробки за рахунок інтенсифікації процесу механічного руйнування клітин мікроорганізмів шляхом введення в кавітаційну зону абразивного порошку.

У названому розділі викладені інженерні методики розрахунку акустичних схем ультразвукових кавітаторів з трансформаторами коливальної швидкості та циліндричних трубчатих кавітаторів зі збудженням за допомогою ½-хвильових п’єзоелектричних приводів лінійних переміщень. Методики дозволяють розрахувати акустичні розміри всіх елементів коливальних систем кавітаторів для застосованих матеріалів та обраного типу п’єзокераміки.

В основі запропонованих методик лежить розв’язок рівняння повздовжніх коливань, що встановилися по довжині п’єзоелектричного перетворювача. Розв’язок цього рівняння для випадку гармонічних коливань та застосування відповідних граничних умов дозволяє отримати аналітичні залежності для розрахунку повздовжніх розмірів п’єзоелектричних перетворювачів різних акустичних систем.