Paparan cairan terhadap USG intensitas tinggi dapat menyebabkan kavitasi akustik. Fenomena ini biasanya dapat dilihat sebagai awan gelembung yang terbentuk di dekat sumber ultrasonik (seperti tanduk ultrasonik) dan dianggap sebagai suara desis yang kuat. Kavitasi adalah rongga tekanan rendah (yaitu gelembung vakum atau rongga) yang terbentuk dalam cairan, yang terus meningkat, berosilasi sebentar, dan kemudian asimetris meledak dengan intensitas yang sangat besar.
Efek kimia dan fisik kavitasi:
Runtuhnya busa kekerasan menyebabkan suhu ekstrem lokal (~ 5000 derajat), laju pemanas /pendinginan (~ 10 miliar derajat /s) dan tekanan (~ 1000 atm) dalam kavitasi, menghasilkan radikal bebas, dan menyebabkan banyak reaksi kimia (kimia) ( seperti polutan pengoksidasi, sterilisasi, polimerisasi, desulfurisasi, degradasi molekul rantai panjang, dll.). Pada saat yang sama, bidang kavitasi menghasilkan aliran, jet mikro yang sangat cepat (sekitar 500 m/detik), dan gaya geser yang sangat besar, mempromosikan berbagai efek fisik (mekanik) seperti emulsifikasi, fragmentasi partikel, fragmentasi sel, homogenisasi, homogenisasi, dispersi, agregasi, dan degassing. Dalam kondisi yang tepat, kavitasi bahkan dapat menghasilkan cahaya - efek yang dikenal sebagai sonoluminescence.
Efek kimia murni dari kavitasi ultrasonik ditingkatkan sampai batas tertentu dengan peningkatan frekuensi, sementara efek mekanis memiliki ketergantungan yang kuat dengan peningkatan frekuensi. Desain prosesor ultrasonik industri memperkenalkan kekuatan geser yang kuat pada cairan yang diproses, oleh karena itu, mereka cenderung beroperasi di tepi bawah spektrum ultrasonik (~ 20 kHz).
Penjelasan mekanisme potensial:
Diagram skematik dari dinamika gelembung kavitasi ditunjukkan pada gambar, yang menggambarkan pertumbuhan dan keruntuhan asimetris rongga tekanan rendah, yang mengakibatkan generasi microjet. Terjadinya simultan dari osilasi gelembung dan pertumbuhan gelembung tidak ditampilkan. Saat gelembung berosilasi dan mengembang, ia menarik uap cair di sekitarnya dan gas terlarut ke bagian dalam gelembung. Proses ini disebut "difusi perbaikan". Tekanan dalam busa dijaga pada tingkat yang relatif rendah, yang kondusif untuk ledakan terakhirnya. Pada tahap akhir ledakan, kecepatan dinding gelembung dapat melebihi kecepatan suara di dalam gasnya. Ini menghasilkan gelombang kejut di dalam gelembung (mirip dengan yang diproduksi ketika pesawat melintasi penghalang suara), yang memecah gelembung menjadi fragmen kecil yang kemudian menjadi titik awal untuk peristiwa kavitasi lebih lanjut.
Lindungi Pendengaran Anda:
Runtuhnya gelembung kavitasi yang dihasilkan selama proses ultrasonik menghasilkan kebisingan spektrum "mendesis" yang kuat, dengan desibel melebihi 100 desibel. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengambil tindakan pencegahan kesehatan dan keselamatan saat menggunakan prosesor cairan ultrasonik.