超聲化學反應器內空化強度表征與影響因素.pdf

1、超聲化學反應器內超聲化學反應器內空化強度表征與空化強度表征與影響因素影響因素TheacterizationInfluenceofUltrasonicCavitationIntensityintheSonochemistryReact學科專業(yè)：化工過程機械研究生：劉芃宏指導教師：劉麗艷副教授天津大學化工學院二零一六年五月摘要超聲在清洗、醫(yī)療、聲化學反應和污水處理等領域得到廣泛應用，其主要動力為超聲空化效應。超聲空化作為超聲化學反應的主動力

2、，其在超聲化學反應器內的強度與反應產(chǎn)率密切相關，對其進行測量、表征和影響因素研究不僅可以為提高超聲化學反應效率提供理論基礎，還可以指導超聲化學反應器的設計和改進。由于超聲空化具有復雜性和隨機時空變異性，使得超聲空化場的表征和影響因素研究不能滿足超聲化學反應器的設計要求。如何實現(xiàn)超聲化學反應器內空化強度表征與影響因素研究，成為了超聲化學發(fā)展過程中亟待解決的問題。基于超聲化學理論，分析了超聲空化效應及影響因素，對現(xiàn)有各種超聲空化強度測量方法

3、進行比較，提出了一種改進電化學結合譜分析法測量超聲空化強度，并用鋁箔腐蝕法對該結果進行了實驗驗證，結果表明改進電化學結合譜分析法可以用來測量超聲空化強度，實驗結果與其他方法具有一致性。將該法應用到研究超聲頻率、反應器形狀、換能器個數(shù)及排布方式對超聲空化強度的影響過程中。對比了20kHz、50kHz和80kHz低頻超聲空化強度結果表明，超聲空化強度隨著頻率升高而降低，20kHz超聲輸入條件下的空化強度是80kHz的5倍，而50kHz超聲輸

4、入條件下的空化強度是80kHz的3倍，不同頻率間的協(xié)同作用會加強空化，引入不同頻率的協(xié)同作用效果較單純增加換能器個數(shù)要好。對比正八棱柱形和長方體超聲化學反應器的空化強度，發(fā)現(xiàn)正八棱柱反應器的空化強度更高，因為該形狀較長方體反應器側壁面數(shù)量多，不容易形成駐波，空化死角少，有利于超聲空化發(fā)生。研究還發(fā)現(xiàn)增加換能器個數(shù)會提高超聲空化強度，換能器安裝在壁面上的空化效果比底面好；反應器內盛裝介質具有諧振液位，不同頻率的諧振液位不同，諧振液位間隔值