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一种新结构超声反应器及其工作方法与流程

    当代科技高速发展,超声波技术已应用于解决很多引起广泛关注的问题上,例如治理随着工业化程度的提高,带来的严重水污染;伴随健康问题日益受到重视,处理日常饮用水;应科技发展需要,进行细胞的粉碎等等。

    但是目前大部分超声反应器在处理污水、生活饮用水和细胞的粉碎等问题时,普遍存在的问题是耗能大,处理量小,多停留在实验室的规模。

    因此,以提高能量利用率为目标,设计一种新结构超声反应器以改进现有技术之不足是极为重要的。
    本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种新结构超声反应器及其工作方法,该结构利用由超声换能器驱动的多个插入在水槽中的抗腐蚀金属片所产生的超声场,对目标液体进行有效的声处理,提高系统的能量效率。

    本发明采用如下技术方案:一种新结构超声反应器,包括超声换能器、金属棒、抗腐蚀金属板以及水槽,所述超声换能器上设有能够施加激励电压的电极,在超声换能器表面固定有用于传递振动的金属棒,金属棒的长度方向垂直于超声换能器的声辐射面,并与超声换能器的主振动方向平行,所述金属棒上固定有若干个抗腐蚀金属板,抗腐蚀金属板的长度方向与金属棒的长度方向相垂直,所述抗腐蚀金属板插入到水槽中,水槽中盛有目标液体,抗腐蚀金属板由超声换能器驱动,在目标液体中产生超声场。

    进一步地,所述金属棒为沿长度方向的横断面尺寸不均匀的杆件。

    进一步地,固定于金属棒上的若干个抗腐蚀金属板中,相邻的两个之间的位置间距满足:λm/2+mλm,λm为金属棒的振动波长,m取自然数(m=0,1,2,3……)。

    进一步地,固定于金属棒上的若干个抗腐蚀金属板中,相邻的两个之间的位置间距满足:(n·λf)/2,λf为水槽内目标液体介质中的超声波长,n取正整数(n=0,1,2,3……)。

    本发明还采用如下技术方案:一种新结构超声反应器的工作方法,其特征在于:步骤如下:

    对电极施加激励,超声换能器会生与激励同频率的振动,振动传递至金属棒,再由金属棒传递至若干个抗腐蚀金属板,振动依次传递并放大,在水槽中的目标液体中产生声场。

    本发明具有如下有益效果:本发明通过利用金属杆与目标液体的共振进一步提高新结构超声反应器的能量效率。

    对电极1施加激励,超声换能器2会产生与激励同频率的振动,振动传递至金属棒3,再由金属棒3传递至若干个抗腐蚀金属板4,振动依次传递并放大,在水槽5中的目标液体中产生声场,高效实现对目标液体(如污水、生活饮用水和细胞的粉碎)的处理。

    为增强新结构超声反应器的能量效率,首先,金属棒3沿长度方向的横断面尺寸是变化的,其次,若干个抗腐蚀金属板4固定在金属棒3上的位置间距需满足:λm/2+mλm或者(n·λf)/2,其中λm为金属棒3在空气中的振动波长,m取自然数(m=0,1,2,3……);λf为水槽5内目标液体介质中的超声波长n取正整数(n=0,1,2,3……)。根据具体的工况,确定合适的m和n,使的值尽量小,其中cm、cf分别为金属棒3在空气中的声速以及在目标液体中的声速。

    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。 
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