前言：中文期刊网精心挑选了超声波清洗范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
超声波清洗范文1
中图分类号：TG559 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0089-02
超声波清洗是基于超声波的空化作用，即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆[1]。由此产生的冲击波将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物剥落下来。随着超声频率的提高，气泡数量增加而爆破冲击力减弱，因此超声波特别适用于小颗粒污垢的清洗。
超声波清洗技术由于能够穿透细微的缝隙和小孔，所以能清洗复杂形状的零件，适合阀类零件、细长零件等[2]。某型号关键件对于产品表面质量有很高要求，用传统的工艺方法进行清洗费时费力且达不到要求；有些产品形状特殊，用毛刷等工具无法清理，如导管等；有些产品形状不规则，形成封闭的容腔在加工过程中就会有研磨膏、石膏等物质残留，用高压水枪冲洗、酸洗槽液浸泡等工艺方法很难将其去除，综上工厂需要一项新的清洗技术，弥补传统清洗技术的不足。
1 研究内容与技术方案
1.1 关键技术
清洗剂是影响超声波清洗效果的重要因素。国内市场清洗剂有很多种类，每种清洗剂的黏度、散点、稳定性和反应活性都不同，通过对超声波清洗机性能分析，选用合适的水基清洗剂和溶剂清洗剂对产品进行清洗[3]。由于水基清洗剂在清洗时有配比要求，可以通过改变清洗剂配比，提高产品的表面清洗效果。
溶液温度是影响超声波清洗质量的重要因素之一，温度越高，空化就越容易发生，但随着温度又与表面张力成反比，在较低温的水中产生气泡需要的声腔值较高，空化现象容易发生。超声波声场分布也是影响清洗效果的重要因素之一，超声波清洗槽内的液体声场本就是个混合场，清洗时会出现盲点，使物件不能得到有效清洗。因此减少盲点是一项关键技术。
1.2 配比分析
笔者工厂购进的超声波清洗机是低频清洗机，低频超声波清洗机可以用水基清洗剂进行清洗，使用超声波清洗剂进行试验。所选清洗剂名称为特力邦A，对特立帮A型水基清洗剂进行3种配比，第一种：1∶25；第二种：1∶15；第三种：1∶10。将3种配比清洗剂对同一种表面状态一致产品进行清洗，通过实验确定在清洗剂配比为1∶15的比例上下范围效果最好。
1.3 对不同形状的产品清洗时间、加热温度进行摸索
选取导管等不同材料及不同腔道试件，将其做好标识，详细记录清洁前产品状态。结合传统清洗方式及试件状态给定清洗温度及时间范围，在范围内对清洗温度及时间进行调整，对比试验结果，摸索规律，并固化产品参数，选取某型号导管8件，材料为1Cr18Ni9Ti，管径为φ6.分别标识为件1到件8。对上述8件产品进行清洗时间及加热温度调整，对比结果如表1所示。
由此得出结论：对于导管类产品，根据情况，温度在35℃，时间在40 min范围内调整。选取石墨材料组件2件，结合传统清洗石墨表面的经验，使用超声波进行清洗。选择清洗时间分别为30 min和20 min，对比后得出结论：对于石墨材料的表面清洗，可根据情况温度在20℃，时间在30 min左右调整。选取弹簧8件，材料为碳素钢丝，分别标识为件1至件8全部为油封状态，对8件产品进行清洗时间与加热温度调整，对比后发现：对于弹簧类产品，可根据情况温度在35℃，时间在30 min调整。
2 关键技术解决途径及其实施过程与效果
通过上述试验，对于不同材料、不同形状产品的清洗及操作方案分析如下。
（1）导管类：清洗物质为煤油，在35℃的条件下清洗40 min，清洗效果较好。
（2）壳体组合件类：清洗物质为研磨膏，在40℃的条件下清洗50 min，清洗效果较好。
（3）静环等：清洗物质为多余物，在20℃的条件下清洗30 min，清洗效果较好。
（4）弹簧：清洗物质为脂，在35℃的条件下清洗30 min，清洗效果较好。
3 结语
通过对超声波清洗剂性质、溶剂温度、清洗时间等影响超声波性能的因素的分析与试验，基本上了解超声波清洗的工艺参数范围，为以后推广超声波清洗技术提高生产效率与质量打下基础。通过这次研究，也发现了一些不足，如笔者工厂超声波清洗机现在存在的声场分布不均匀现象，对于分布的盲点掌握得还不是很透彻，随着超声波清洗技术在以后的工作中的应用可以逐渐积累经验。
参考文献
[1] 张海燕.超声波清洗技术[J].近代物理知识，2002（6）.
超声波清洗范文2
关键词：超声波清洗废水；絮凝沉淀；催化氧化；生化处理；
中图分类号：S611文献标识码： A
目前，超声波技术被日益广泛应用于各行各业，但随之而来的废水量也越来越多。超声波清洗机在清洗过程中，会有清洗废水排出。此类废水水量小，但是油污乳化程度高，主要的污染物为COD、石油类和SS。因此可生化效果很差，如不先预处理，很难进行生化降解。
1 概述
1.1 废水来源及水量
根据调查，某公司废水主要来自超声波清洗废水，其中主要污染因子为：pH、CODCr、SS；其中超声波清洗废水排放量为5.0m3/d。工业废水预处理按5小时计，则平均进水流量为1.0m3/h，后续生化按10小时计，则平均进水流量为0. 5 m3/h。
1.2 设计水质及排放标准
超声波清洗废水进水水质CODcr=25000mg/L，SS=5000mg/L，pH=10，处理后能达到《污水综合排放标准》GB8978-1996三级排放标准，即CODcr=500 mg/L。
2 工艺流程
2.1 超声波清洗废水预处理工艺
（1）混凝法
主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便，适合各类废水预处理工艺。
（2）芬顿氧化法
芬顿氧化是以亚铁离子(Fe2+)为催化剂用过氧化氢(H2O2)进行化学氧化的废水处理方法。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解，有利于提高后续可生化性。
2.2 超声波清洗废水后续生化处理工艺
经预处理后的超声波清洗废水，CODcr仍达不到排放要求。必须通过生化处理进一步降低污染物质。本设计采用水解酸化+接触氧化来进一步处理超声波清洗废水。由于超声波清洗废水水量小，本设计生化采用一体化处理系统。
2.3工艺流程图
2.4工艺流程说明
车间排出的超声波清洗废水流入隔油池，经隔油后流入集水池，由耐腐蚀泵泵入絮凝沉淀池，在池内加入石灰、硫酸亚铁、PAM，并控制在线pH为8-9，通过机械搅拌充分混合反应，使污水中的悬浮颗粒及胶体颗粒互相产生凝聚作用形成絮体。经过第一道混凝沉淀，CODcr能降至2300mg/h左右，去除率达91%。上清液出水自流入芬顿氧化反应池，在池内先加入硫酸控制pH在3左右，再加入Fenton试剂进行催化氧化。待反应3小时结束后，加入片碱进行混凝沉淀，上清液通过加酸回调，并用pH自控仪控制pH值为7~7.5。经过第二道芬顿氧化，CODcr能降至720mg/h左右，去除率达69%。芬顿氧化后废水再自流入调节池，并泵入一体化处理系统。该系统生物处理工艺采用水解酸化+推流式生物接触氧化池。经过生化处理后污水达标排放。
反应池产生的污泥定时排入污泥池，经箱式压滤机压干后，委托有资质单位处理。
3 构筑物设计说明
3.1 隔油池
2座，地下式钢砼，设计停留时间为1h，基本尺寸为1.0m×1.0m×1.3m。
3.2 集水池
1座，地下式钢砼，设计停留时间24h，基本尺寸为2.0m×1.5m×2.0m，配置提升泵（FS-105）两台（一备一用）功率0.37kW，流量2m3/h，扬程6米。
3.3 絮凝反应池
1座，地上钢砼，表面防腐处理，设计停留时间2.5h，基本尺寸为1.2m×1.2m×2.0m；
设pH控制系统1套；设加石灰泵（FS-105）、硫酸亚铁加药泵、PAM泵（CQF-20-20-80）一台；设机械搅拌(XLD-3-35-0.75)装置1套，功率0.75kW。
3.4 芬顿氧化反应池
1座，地上钢砼，表面防腐处理，设计停留时间2.5h，基本尺寸为1.2m×1.2m×2.0m；
设pH控制系统1套；设双氧水加药泵、硫酸亚铁加药泵、硫酸泵、片碱泵、PAM泵（CQF-20-20-80）各一台，功率0.18kW；
设机械搅拌(XLD-3-35-0.75)装置1套，功率0.75kW。
3.5 调节池
1座，地下式钢砼，设计停留时间24h，基本尺寸为2.0m×1.5m×2.0m，设提升泵（FS-105）两台（一备一用）功率0.37kW，流量2m3/h，扬程6米。
3.6 一体化处理系统（水解酸化+接触氧化+二沉池）
1座，钢结构，表面防腐处理，基本尺寸为Ф2000×6000，生化设计停留时间为26小时；设组合填料、曝气盘、中心导流筒，回转式风机（HZ-201S）1台，功率为0.37kW。
3.7 污泥池
1座，地下式钢砼，基本尺寸为2.0m×1.5m×2.0m；设压滤机一台（XMJ8-500-UB）、气动隔膜泵（QBY-40）一台，空压机一台（W-0.36/6）功率为3.0kW。
4 运行费用分析
4.1 电费
电费按1.0元/ kW・h，风机运行时间为10小时，空压机运行时间为2小时，其余设备运行时间为5小时，则电费为（0.37×2×5+0.37×10+0.18×8×5+0.75×2×5+3.0×2）×1=28.1kW.h。污水处理量按每天5t，则每吨废水（M1）：28.1kW・h/T废水÷5.0元/ kW・h=5.62元/ t。
4.2 药剂费
用于超声波清洗废水处理的药剂费，经实际计算，总药剂费约为90元/m3・废水。（此费用会随着废水污染程度的变化而变化）。
参考文献
[1] 陶秀成.发动机超声清洗废水处理项目设计报告书[R].芜湖:安徽师范大学环境科学学院，2009:1-11.
超声波清洗范文3
Abstract： After harvest， there are many mixed dirt in root of gentian need to remove， so in the storage， secondary processing or extracting effective components process， it must be cleaned. The traditional cleaning method not only takes a lot of time， but also uses a lot of fresh water， and even uses chemical detergents， causing secondary pollution； ultrasonic cleaning technology is widely used in various fields because of no restrictions on the complex cleaning surface， short cleaning time， good effect and no pollution. If introducing the slight vibration and ultrasonic cleaning technology in gentian cleaning process， in the case of not adding any other detergent， the gentian rhizomes can be cleaned.
关键词： 龙胆草；超声波；微幅振动
Key words： gentian；ultrasonic；slight vibration
中图分类号：S22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0042-02
0 引言
龙胆草是世界上非常重要的中药材之一。随着人们对龙胆草药理知识的深入了解和对龙胆草药理作用的认识，国际上对龙胆草的需求量不断攀升。我国近年对龙胆草的种植面积不断增加，但是龙胆草的采收与清洗技术没有明显提高，大大限制了龙胆草的生产。
龙胆草目前的清洗方法主要是用水冲洗，再辅助一些人工的抖动。主要缺点是，效率不高，浪费水资源，而且对龙胆草根系的破坏率很高，生产率也满足不了市场的需求。在市场的推动下，本文作者提出了振动水浴超声波清洗机，将振动水浴引入龙胆草的清洗过程。
1 超声波清洗作用机理与优势
1.1 超声波清洗作用机理 超声波是一种频率超出人类听觉范围20kHz以上的声波。超声波很像电磁波，能折射、聚焦和反射，然而和电磁波又不同，电磁波可以在真空中自由传播，而超声波的传播要依靠弹性介质。其传播时，使弹性介质中的粒子振荡，并通过介质按超声波的传播方向传递能量，这种波可分为纵向波和横向波。在固体内， 两者都可以传送，而在气体和液体内，只有纵向波可以传送。超声波能够引起质点振动，质点振动的加速度与超声频率的平方成正比。因此，几十千赫兹的超声会产生极大的作用力，强超声波在液体中传播时，由于非线性作用， 会产生声空化。在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力，对污层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中。气泡的振动也能对固体表面进行擦洗。气泡还能钻入裂缝中做振动，使污物脱落。对于有油脂性污物，由于超声空化作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱落。空化气泡在振动过程中会使液体本身产生环流，即所谓声流。他可使振动气泡表面存在很高的速度梯度和粘滞应力，促使清洗件表面污物的破坏和脱落，超声空化在固体和液体表面上所产生的高速微射流能够除去或削弱边界污层，腐蚀固体表面，增加搅拌作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。此外，超声振动在清洗液中引起质点很大的振动速度和加速度，亦使清洗件表面的污物受到频繁而激烈的冲击[3]。由上述超声清洗原理可知，凡是液体浸到空化产生的地方都有清洗作用，不受清洗件表面复杂形状的限制，如部件表面的空穴、凹槽、狭缝和深孔、微孔都能得到清洗，而这些部件用一般刷洗方法是不能清洗干净的。
1.2 超声波清洗的优势
1.2.1 清洗效果好 目前在工业项目中，清洗方式主要有以下几种：人工清洗、有机溶剂清洗、蒸汽气相清洗、高压水射流清洗和超声波清洗。其中超声波清洗是目前清洗效率最高的一种清洗方式，这种清洗方式的清洗效率能够达到98%以上，其清洗的洁净程度同样是最好的。传统的清洗方式是人工清洗和有机溶剂清洗，这两种的清洗效率比较低，往往只有60%到70%，即便是气相清洗和高压水射清洗的清洗效率也远远不如超声波清洗，这两种的清洗效率通常在90%以下。超声波清洗对于无论多么复杂的工件都可以进行，将需要清洗的工件放入清洗液内，只要能够接触到清洗液的地方，都会得到超声波清洗。超声波清洗对于结构和形状复杂的的工件，这些工件往往用其他的清洗方式难以彻底的清洗，超声波清洗却能够很彻底的进行。超声波清洗的时候，清洗液内的气泡出现的很均匀，能够达到理想的清洗效果。为了达到不同的效果，超声波清洗的时候可以选择不同的溶剂进行，无论是除油，除锈还是磷化，超声波清洗都能够做到。在清洗的时候，配合清洗剂，这样可以有效的加速污染物的分离和溶解，减弱清洗液对工件的腐蚀作用。
1.2.2 清洗成本低 清洗成本主要由两部分组成：设备成本和消耗成本。超声波清洗需要的设备购置的成本比人工清洗以及有机溶剂清洗的成本要高，设备使用年限一般为十年，不过低于气相清洗和高压水射清洗。消耗成本比其他的清洗方式要低，以有效尺寸为600X400X350 mm3，功率为1kW，价格约为1万元的超声波清洗机为例，耗电1Kw·h约为0.5元；碱性金属清洗剂1kg，价格约为20元，可反复使用20～50h（根据污染程度而定），相当于0.4～1元/h，而一般工件清洗时间仅为3～15min即可，且一次清洗可对一定数量及体积的工件同时清洗，因此对于消耗成本而言，采用超声波清洗，不仅清洗效果最好，而且清洗成本相当于不到0.04元/件，还不算节省的劳动力成本，远远低于其他各类清洗方法。
1.2.3 避免劳动损伤 人工清洗需要再恶劣的环境下进行繁重的体力劳动，而且清洗的时间也比较长，对人的劳动消耗非常大，而且清洗的效果也不好，而超声波清洗机的应用能够直接改善清洗环境，不但减少了对人体的劳动消耗，还减少了因手工清洗对工件的损坏，在清洗时间上超声波清洗也比手工清洗要快的多，最主要的是超声波清洗的工件更加彻底。
2 龙胆草清洗机的结构与原理
2.1 龙胆草清洗机结构（图1） 主要由偏心振动装置、龙胆草浸泡清洗装置和超声波振荡器组成；偏心振动装置由电机（5）和偏心轮（3）组成，位于龙胆草浸泡清洗装置的上部外侧；龙胆草浸泡装置包括不锈钢清洗箱（9）、盛物篮（7）和传振叉（1），不锈钢清洗箱（9）与偏心振动装置隔离，盛物篮（7）和传振叉（1）与偏心振动装置有硬性接触；超声波振荡器（6）位于不锈钢清洗箱（9）的两侧下部；本文提出的清洗机更加有效地提高龙胆草清洗效率与质量、降低龙胆草清洗过程根系破损率问题。
2.2 龙胆草清洗机的技术方案 在本龙胆草清洗机中，偏心振动装置位于龙胆草浸泡清洗装置的上部外侧，偏心振动装置由电机（5）偏心轮（3）组成，清洗时，电机带动盛物篮极盛物篮内部的龙胆草微幅振动，加速龙胆草根系附着的土壤颗粒等杂物脱离。
在本龙胆草清洗机中，超声波振荡器（6）位于不锈钢清洗箱（9）的两侧侧，清洗时盛物篮（7）在电机（5）及偏心轮（3）的驱动下微幅振动，有利于超声波均匀作用到龙胆草根系及根系附着土壤颗粒的不同表面。
2.3 龙胆草清洗机工作过程 清洗机的工作过程是：首先将清水注入不锈钢清洗箱（7）中，放入适量需要清洗的龙胆草，然后放上传振叉（1），最后关闭上盖（2），开启超声波振荡器（6）浸泡10分钟。10分钟后启动偏心振动装置，龙胆草在微幅高频振动下促进其根系附着的土壤快速脱离，达到清洗的目的。当清洗工作完成后，自动将脏水排出。
3 效果
以自来水为清洗介质，以超声波为动力源，辅助以偏心振动装置来清洗龙胆草。将微振技术与超声波技术组合使用在一台清洗机上，具有集成创新性。结构合理，操作方便，不添加其他清洗剂即可去污，清洗效果高质高效，龙胆草根系破损率大大降低，能源消耗低，环保无污染。由于超声波清洗技术的应用可省去传统清洗机上的部分机械部件，而且具有洗涤效果好、耗能低、速度快、操作简单的优点。在偏心振动装置的作用下，龙胆草根系以2mm左右的振幅做高速抖动，加速根系内部土壤的脱落，加以超声波对附着根系土壤的冲击，使得根系土壤很容易脱落，并且对龙胆草根系的损伤降到最低。
参考文献：
[1]李广宇等.电解功能水超声波果蔬清洗机.中国，20082007 1464[P].2008-03-06.
超声波清洗范文4
斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠凭什么来辨别前方的物体，捕捉灵活的飞蛾呢？于是，他把蝙蝠的鼻子堵住。结果，蝙蝠在空中还是飞得那么敏捷、轻松。
最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把它们放到夜空中。这次，蝙蝠可没有了先前的神气。它们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。
啊！蝙蝠在夜间飞行，捕捉食物，原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的！斯帕拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密，促使很多人进一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“听”到没有声音的物体呢？
后来人们继续研究，终于弄清了其中的奥秘。原来，蝙蝠靠喉咙发出人耳听不见的“超声波”，这种声音沿着直线传播，一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。如图所示，蝙蝠用耳朵接收到这种“超声波”，就能迅速作出判断，灵巧地自由飞翔，捕捉食物。
超声波的特点与应用
超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
如图所示，超声波清洗机由超声波发生器发出的超高频率超声波，通过换能器转换成高频率振动而传播到清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间地向前传播，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在超声波的作用下振动，使得待清洗物体上的固体粒子脱离，从而达到清洗加净化的目的。
现在人们将超声波运用到临床医学上，获得了巨大成功。例如治疗癌症的“超声聚焦刀”，就是利用超声波作为能源。很多束超声波从体外发射到身体里去，在发射透射过程中间发生聚焦，聚焦在一个点即肿瘤上，通过声波和热能转化，在0.5～1秒内形成一个70℃～100℃高温治疗点，这个高温点好比是一个手术刀在切割肿瘤，焦点区的肿瘤无一幸免。超声聚焦刀使肿瘤组织产生凝固性坏死，失去增殖、浸润和转移能力。此机原理类似于太阳灶聚阳光于焦点处产生巨大能量。所以有人将超声聚焦比做一把体外操作、体内切割的“刀”。
在医学中，可以把超声波送入体内，经过技术处理，在荧光屏上显示出人体内脏清晰的图像，这种技术就是所谓的B超检查。超声波检测的原理用于工程上，可以用来检测工件内隐藏的裂纹、砂眼、气泡等，成为工程师的“眼睛”。
超声波能在水中传播很远的距离。比如，30000 Hz的超声波在空气中传播24 m时，强度会减弱过半，而在水里它要传播44 km才会减弱过半，是空气中传播距离的2000倍。
第一次世界大战的时候，德国潜水艇频频袭击英国和法国的巡洋舰。法国科学家朗之万心急如焚，发明了一种叫声呐的仪器。声呐由超声波发生器和接收器两部分组成。声呐发出超声波，接收和测量回声，可以确定目标的位置、形状，甚至还能分析出敌方潜艇的性能。
声呐技术有着广泛的应用，它可以用于考查海底，画出精确的“地貌声图”，误差不超过20 cm。
超声波清洗范文5
[中图分类号] R187[文献标识码] B[文章编号] 1005-0515（2011）-07-285-01
气管套管使用后常常会附着大量的浓稠痰液，血液，蛋白质，分泌物等有机物。这些有机物如果清洗不彻底，将会产生细菌保护膜，从而影响灭菌效果，甚至会导致灭菌失败。如何实施安全、有效、便捷的清洗方法，保证清洗质量，我科于2011年1月至4月通过采用两种不同的清洗方法，对清洗后气管套管芯进行了效果对比。方法如下：
1 方法
1.1 “84”消毒液浸泡+刷洗法：将气管芯置于容器内，在流动水下冲洗后用1000mg/L含氯消毒剂中浸泡30min后，人工刷洗，用水枪冲洗3次，气枪吹干，处理后气套芯存在隐患。菌落计数和热原学检测合格率较低。
1.2 过氧化氢溶液浸泡+刷洗+40℃多酶浸泡+超声波清洗法：将气套芯在过氧化氢溶液中浸泡20min后，用软毛刷在流动水下刷洗，接下来在比例为1:270的40℃多酶清洗液中浸泡5min，随后超声波清洗5min后拿出。再用流动的热水冲洗干净。再用高压水枪冲洗3次，75%的酒精消毒，压力气枪吹干。送至清洁区备用，并包装灭菌。
2 结果判断 经对清洗干燥后的气管套管洁净度，菌落计数和热原指标检测证明，用“84”清洗法处理的合格率为77.78%。多酶剂+超声波清洗法合格率为96.67%。结果见表1
超声波清洗范文6
超声波被研究应用的领域十分广泛，但是目前认可的作用机理主要是以下几个方面：
1.1强方向性超声波是以纵波的形式在介质内传播，具有频率高、波长短的特点，在一定距离内的直线方向上有很好的束射性和方向性。
1.2高能量、强穿透力超声波比普通声波具有更高的频率，因此其具有高能量。虽然在空气中超声波衰减很强，但是在固体、液体中，衰减很小，因此，超声波被广泛应用于固、液体中。
1.3“空化”效应作用超声波的辐射使被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴。当这些空穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的激波，从而引起一些系列的二级反应。应用超声波处理流体时，均与“空化”效应作用相关。超声波的物理机制和所引起的一系列物理化学作用对制糖工业是有相当意义的，可应用于制糖过程中蒸发罐的防除垢、车间部分箱罐的杀菌等。
2超声波在制糖行业的应用研究
2.1超声波杀菌作用制糖生产中，由于甘蔗本身就带有较多的细菌，在制糖生产过程中的温度环境以及蔗糖分提取，使得在生产阶段产生相当多的微生物，消耗蔗糖，产生的酸性物质加剧蔗糖的转化，增加澄清、煮炼难度，堵塞一些设备的孔道，对整个制糖生产很不利。解决好制糖过程中的杀菌问题，尤其是压榨工段，可以给企业带来可观的效益。一般，糖厂的杀菌动作主要在压榨提汁阶段，采用的方法有：石灰、高温蒸汽杀菌、二氧化氯。超声波作为一种新兴的杀菌技术已经在乳制品行业、啤酒、果汁等其他食品行业得到应用及认可，在制糖工业中也进行了一定实验应用研究。超声波杀菌技术主要是利用超声波的“空化”作用引起的热学效应。超声波对液体进行作用时，因“空化”作用产生微小气泡核在绝热收缩及崩溃的瞬间，其内部呈现5000℃以上的高温及50000kPa的压力，从而使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的微生物的细胞壁破坏，但是作用的范围有限。影响超声波杀菌技术的主要因素是振幅和频率，其他的因素有：超声波作用时间、灭菌温度以及微生物本身的特性和灭菌的介质环境。李岩等以混合汁为对象，采用超声波杀菌技术进行处理，结果表明：在超声作用时间为30min，功率为500W，超声作用温度为35℃的条件下，超声波对混合汁的灭菌率达到94.2%。东江糖厂的曾剑英采用超声波对糖汁进行杀菌处理，结果表明超声波能取得良好的灭菌效果。
2.2超声波除垢、防垢作用在制糖生产中，蒸发站是整个生产的热能中心，其传热效率的高低影响整个厂的热能效率。而影响蒸发过程效率的主要因素有：（1）传热效率；（2）操作情况，其中传热效率最为关键。对于制糖企业，传统的除垢方法是人工通洗，必要时采用化学煮罐。人工通洗的方法由于采用高压水因此存在较大的安全隐患，且劳动强度大，清洁效果一般。超声波作为一种新型高效而且效果好的除垢手段应运而生。超声波除垢具有节能、免拆卸、无污染、使用简单方便等特点。目前，超声波除垢方法已经得到了广泛的认可，在实验技术方面，超声清洗机已经成为一种常规的实验室清洗仪器；在工业技术方面，超声波技术应用于换热设备，如凝汽器、锅炉、空气冷却器等均取得了良好的效果。陆海勤等等使用自行设计的超声场-静电场协同防垢实验装置进行模拟蒸发实验，结果表明，在声强0.53W/cm2、场强32kV/m时有很好的协同效果，防垢率为78.46%。碘释放法研究表明，在静电场中，超声空化增强。谢彩锋等通过比较研究在超声作用下碳酸钙晶体的形态和大小，结果表明，超声空化效应所产生的微观热量不仅能促进过饱和溶液中碳酸钙晶核的形成，迅速降低溶液的过饱和度，还能改变碳酸钙晶体的形态；经超声处理的碳酸钙过饱和溶液中形成了大量微小的碳酸钙晶体，其中绝大部分为文石，少量为细小方解石，它们长时间悬浮在溶液中，超声的机械效应对碳酸钙晶体形态的影响甚微。丘泰球等通过研究探讨认为，超声波防垢除垢的机理是：（1）超声处理可以缩短溶液中晶体的成核诱导期，提高晶核的生成速度，在溶液中迅速生成大量的微晶悬浮于溶液主体，晶粒长大速度减慢，成垢晶体不易沉积在管壁上，从而减少了积垢的形成；（2）超声的空化与机械作用增大了积垢在溶液中的溶解度，破坏了已形成的积垢，使其松软脱落；（3）超声波还能改变生成的CaCO3晶体的形状及大小，改变形成的积垢的堆积形状，从而起到防垢的目的。丘泰球在糖厂进行了超声波防除垢的连续性生产应用试验，结果表明超声波具有减缓积垢形成速度和破坏已有积垢的双重作用，能提高蒸发系统的传热系数0.6～0.8倍，停止使用化学清洗剂煮罐，缩短通洗时间短，降低劳动强度。姚成灿等以工业糖液作为研究对象，对超声波防除蒸发罐积垢进行了研究。结果表明，超声波可以降低积垢生成速率，提高蒸发罐的蒸发强度和传热系数，起到了良好的防垢除垢效果。艾承泗、俞明介绍了某一公司生产制造的超声波节能器在糖厂的应用实践。自1996年，该设备先后在湛江糖厂、八一糖厂、弄璋糖厂等七家企业进行了生产性应用及改进，取得了良好的防除垢效果，提高了蒸发效率，降低了通罐难度。
2.3超声波在制糖工艺应用研究随着超声波技术及其应用领域的拓宽发展，形成了声化学学科。声化学主要是利用超声波空化作用控制化学反应，通过超声波可以加速化学反应，强化化工单元。超声波在物质提取、物理破碎、有机反应等方面都有应用研究。在制糖方面，利用超声波强化糖分抽出率以及中和硫熏反应等。王鸿生等通过超声波作用圆形甜菜片的渗出过程，研究了超声波对甜菜糖分渗出过程的影响。结果表明，在一定温度下超声波能强化甜菜糖分的渗出速率，影响超声波作用的因素是超声波强度和超声作用时间。刘正西研究了不同超声作用方式和功率对亚硫酸与氢氧化钙中和反应的影响。研究表明，一定超声功率可以缩短亚硫酸钙成核时间，提高中和反应速度，能有效的降低溶液中Ca2+和SO32-的残留量。赵小进以饱和Ca（OH）2溶液与亚硫酸为对象，研究超声作用对两者反应过程的影响，以超声功率、超声作用时间、超声探头深入反应溶液距离作为影响因素。结果表明，超声处理可以明显减少溶液中Ca2+和SO32-的残留量，且超声作用下形成的CaSO3更细小、均匀。鲁聿伦研究了超声波对亚硫酸钙吸附澄清作用的影响，以超声波作用方式、超声功率、超声时间为作用因素。实验结果表明：（1）对清汁色值的影响，在加入PAM后进行超声处理，超声功率为260W，作用时间为30s的条件下，蔗汁脱色率为59.1%；（2）对清汁胶体含量的影响，在加入PAM后进行超声处理，超声功率为195W，作用时间为30s的条件下，蔗汁胶体含量去除率为17.51%；（3）对清汁简纯度的影响，在加入PAM后进行超声处理，超声功率为260W，作用时间为90s的条件下，蔗汁简纯度提高率为1.13%。黄永春等研究了超声强化糖汁的电絮凝脱色作用，实验以赤砂糖配制的15°Bx的糖汁为对象，研究了该糖汁电解后静置絮凝沉降、糖汁电解后超声处理、超声波协同糖汁电解处理对糖汁的脱色效果的影响，结果表明超声波能够促进电解后糖汁的絮凝沉降过程。黄永春等研究制定了一种利用超声波强化硫熏中和反应的制糖澄清工艺方法，采用亚硫酸法澄清工艺，包括：预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热、沉降以及强化硫熏中和反应工序。将硫熏中和后的蔗汁通过超声波处理器，对流动的蔗汁施加超声波场能，超声波处理工序设置在硫熏中和工序之后、二次加热之前或是在二次加热之后、沉降工序之前，超声波强化处理的超声波的强度是0.5W/cm～10W/cm；强化处理的时间为1s～300s。该方法能提高蔗汁中和反应速度和反应程度，提高脱色效果、降低清汁残硫量。
2.4超声波结晶技术超声波促进成核结晶过程的机理还不清楚，但是多数认同超声波“空化”效应的作用。超声波结晶的过程中，一方面，在饱和溶液中附加声场，会产生空化气泡，气泡的非线性振动及气泡破灭时产生的压力，会使体系各点的能量发生变化，体系的能量起伏很大，使分子间的作用力降低，从而使得溶液粘度降低，而溶质分子间的碰撞几率增加促进成核；另一方面，当气泡破灭时除了产生压力外，还产生气泡云雾状，降低界面能，使得新生表面的晶核质点变得较为稳定，得以继续长大为晶核。介绍了80年代华南理工大学研究人员发明的“溶剂——超声波协同起晶器”和“五一—智能投粉固晶仪”，更将“五一煮糖法”推进一步，发展到包括起晶、养晶、浓缩的煮糖全过程。超声波协同起晶技术在南北两地都进行了生产实践应用。在甘蔗糖厂方面，高大维等制定溶剂—超声波协同起晶制种法，并在广东的新桥糖厂和顺德糖厂进行生产试用。用该法制得的晶核代替球磨机糖粉投种，蔗糖结晶生长过程平稳、伪晶较少、洗砂次数减少，煮出的乙种和成品糖砂粒齐、闪光度好、色值和浊度都有一定程度下降；炼糖时则可大大减少乙糖高纯度起种而引起的粘晶现象。在甜菜糖厂方面，利用“溶剂——超声波协同起晶制种法”及贯彻煮糖“全晶种养晶法”新工艺的基本过程和初步应用，在生产应用后缩短了煮糖时间，降低了能耗，提高了产品质量，简化了操作方式。但是采用超声波协同制备得到的晶种存在存放条件要求较高、晶种稳定性以及设备安全性、人员配套等问题，在生产应用方面得不到推广。
3小结与展望
