超声处置医学宣教专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,讲：超声处理,超声处置医学宣教专家讲座,第1页,何为超声处理？,超声处理：,是指利用超声能量使物质一些物理、化学、和生物特征或状态发生改变，或者使这种改变速度加紧处理过程。前面所述超声清洗、焊接和加工应用都属于超声处理。,此次课介绍应用面较窄超声处理技术。,超声处置医学宣教专家讲座,第2页,主要内容,超声雾化,超声搪锡,超声粉碎,超声乳化,超声凝聚,超声除气,超声处置医学宣教专家讲座,第3页,主要内容,超声疲劳试验,超声淬火,超声加速过滤,超声细化晶粒,超声腐蚀处理,超声处置医学宣教专家讲座,第4页,1,超声雾化,超声处置医学宣教专家讲座,第5页,1.1,基本概念,超声雾化,：超声雾化是指在超声作用下，液体在,气相,中分散而形成微细雾滴过程。,雾滴平均直径与频率：,频率高则雾滴小,雾化速度与超声强度：,强度大则雾量多,其它原因：液体本身表面,张力、密度、粘度、蒸汽压、温度,等对液体雾化也有一定影响。,超声处置医学宣教专家讲座,第6页,1.2,超声雾化优点,雾滴大小和密度能够独立控制,，而这是其它他惯用来产生微小雾滴技术所不能做到。,比如在,气流雾化,中，减小雾化颗粒，必须增大气流，这只能牺牲雾密度。,超声处置医学宣教专家讲座,第7页,1.3,超声雾化装置（,1,）,高频,(0.8-5MHz),应用装置：液体喷泉成雾，产生液滴直径为,15m,，可用于医疗等方面。,超声处置医学宣教专家讲座,第8页,1.3,超声雾化装置（,2,）,采取磁致缩换能器可直接在其辐射面形成雾滴，它要求功率大，所以普通在换能器辐射端再加一个变幅杆，以放大位移振幅，使其易于产生雾滴。液体入口位于变幅杆,位移节点处,。,超声处置医学宣教专家讲座,第9页,1.4,调整雾滴大小装置,在液体喷出变幅杆端头安装一个金属阀块，当变幅杆作纵向振动处于收缩半周时，则在阀块与变幅杆表面间形成一微小空隙，并被流入液体充满，而到纵振动伸张半周，这个空隙又逐湘变小一直到无。同时液体被挤出形成微小液滴。,经过调整外加于阀块上压力大小，可改变液滴大小。当然这只是影响液滴大小原因之一，实际上，超声振动诸参量均影响液滴大小。,超声处置医学宣教专家讲座,第10页,超声处置医学宣教专家讲座,第11页,1.5,超声雾化机理,空化理论：空化泡闭合时产生微激波而引发雾化,；,表面张力波理论：表面张力波在它波峰处产生雾滴，其大小与波长成正比；,超声处置医学宣教专家讲座,第12页,1.5,超声雾化机理,空化表面张力波理论：微激波,有限振幅表面张力波可相互作用而形成雾滴，雾滴直径可由下式近似计算：,其中：式中,T,为液体表面张力系数，,为液体密度，,f,为声振动频率，,0.3,超声处置医学宣教专家讲座,第13页,1.5,超声雾化机理,超声频率和雾滴直径关系,：,超声处置医学宣教专家讲座,第14页,1.5,超声雾化机理,超声雾化试验检验,：,一个是高速摄影，用此方法能够详细研究雾滴形成过程,;,另一个方法是经过雾化了石蜡或金属，因为这些物质雾滴在空中飞行期间会很快凝固，把凝固颗粒搜集起来即可测量其大小。,超声处置医学宣教专家讲座,第15页,1.6,超声雾化应用,医用吸入超声雾化器,鼻、咽喉、肺部治疗,肺部同位素诊疗，优点：剂量小,家用超声加湿器,超声雾化还可用于燃料油雾化，使得燃油燃烧更充分，节约能源,超声处置医学宣教专家讲座,第16页,1.6,超声雾化应用,制取金属粉末,把熔化了金属经过超声振动使其雾化，然后雾滴状金属微粒在空气中冷却凝固后下落，搜集起来即为所需制备金属粉末。,雾滴大小与超声参量相关，同时也与熔化金属物理性质相关。,在工业上用于制造金属粉末，尤其是适合用于制造易延展和软而低熔点金属材料粉末，如锌、铝等粉末。,超声处置医学宣教专家讲座,第17页,2,超声搪锡,原理：在容器中锡被加热熔解成液态锡后，在锡液中引入超声，将金属件插人锡液中，因为锡液中超声空化所产生力效应能除去浸在其中金属表面氧化物，而搪上一层锡，这就是超声搪锡基本原理。,应用：铝件表面要搪上一层锡是很困难，因为铝表面氧化层极难除去，即使除去也很快氧化,，而用超声却能够比较轻易地处理这一问题,。,超声处置医学宣教专家讲座,第18页,3,超声粉碎,超声处置医学宣教专家讲座,第19页,3.1,超声粉碎基本概念,在超声作用下，使液体中固体颗粒或生物组织等破碎过程叫超声粉碎。超声粉碎在化工、医药、生物等领域有较多应用。,超声处置医学宣教专家讲座,第20页,3.2,超声粉碎关键部件,超声粉碎需要较大位移振幅，所以在换能器辐射端都接有变幅杆，有时接多级变幅杆。变幅杆形式是各种多样，依据粉碎对象不一样而异,。,举例：小端直径为,3mm,。该变幅杆普通用于小容器处理，小容器容积普通在,0.5,20ml,之间。,超声处置医学宣教专家讲座,第21页,3.3,超声粉碎装置举例,可同时处理两种不问物质并进行混合装置。,在变幅杆振动节点位置设计有两个进口，两种待处理材料分别由此二口输入，经过粉碎、混合在一起后，由变幅杆出口喷入搜集器内。,超声处置医学宣教专家讲座,第22页,3.4,超声粉碎缺点,超声粉碎普通采取较低超声振动频率、较高声强度，所以噪声是比较大。为了降低噪声对周围环境影响，有些超声粉碎是在特制消声箱中进行,。,超声处置医学宣教专家讲座,第23页,3.5,超声粉碎应用,超声粉碎细胞在生物学一些研究中有主要意义。在生物组织粉碎方面有些人曾把细菌（比如大肠杆菌）粉碎，以提取其中有用成份。,工业用二硫化钼粉末作为润滑剂，细度是它质量一个主要指标之一，要求粉末中微粒要占,95%,以上。利用超声来粉碎，能得到良好效果。,超声处置医学宣教专家讲座,第24页,3.5,超声粉碎应用,超声粉碎染料，比普通机械磨碎法所得颗粒更小、更均匀，尤其是不可溶性矿物染料粉碎，如士林染料粉碎，若采取超声技术能够取得以下染料粒子。能够用来作悬浮体来染色，这不但能节约染料，还提升了染色质量，染色色质鲜艳，牢度增加。,超声对食品中可可粉、咖啡粉、巧克力粉粉碎，以及对矿山矿粉、碎性药品、化工日用产品等粉碎都有效果。,超声处置医学宣教专家讲座,第25页,4,超声乳化,超声处置医学宣教专家讲座,第26页,4.1,超声乳化基本概念,超声乳化：把两种互不相溶液体在超声作用下混合成乳浊液工艺过程叫超声乳化,。,超声乳化阈值：超声乳化与超声频率和强度相关，在某个强度值以下，乳化不会发生，这个强度值就是超声乳化阈值。,应用：可为农业制取一些农药乳剂，可使油水混合形成乳化液等等,超声处置医学宣教专家讲座,第27页,4.2,超声乳化装置举例,换能器直径,50mm,，谐振频率,20kHz,；,变幅杆把位移振幅放大,4,倍。,0,号柴油掺水混合液进行乳化处理，乳化后液体稳定时间可达一个月。,首先节约了能源，另首先也降低了排烟中有害物质浓度，有利于环境保护,超声处置医学宣教专家讲座,第28页,5,超声凝聚,超声处置医学宣教专家讲座,第29页,5.1,超声凝聚概念,背景：在气体或液体介质中，经常有各种不一样杂质悬浮着，它们能够是固体粒子、液体粒子、甚至还有别种气体粒子。,超声凝聚：在超声作用下使液体中或气体中悬浮粒子凝聚、下沉过程。,超声处置医学宣教专家讲座,第30页,5.2,超声凝聚原理,当超声波经过有悬浮粒子流体介质时，其中悬浮粒子开始与介质一起振动，但因为大小不一样粒子含有不一样相对振动速度、粒子将会相互碰撞、粘合，体积和重量均增大。,其后，因为粒子变大已不能跟随声振动运动了，而只能作无规则运动，继续碰撞，粘合、变大，最终沉淀下来。,超声处置医学宣教专家讲座,第31页,6,超声除气,超声处置医学宣教专家讲座,第32页,6.1,超声除气原理,在需要除气液体中输入超声振动，在声波低压区可使含有液体中微小气泡释放出来，且与附近其它气泡合并变成较大气泡。这些气泡将移动到搅动小区域，在那里再产生合并，到达一定大小后即上升到液体表面。,超声处置医学宣教专家讲座,第33页,6.2,超声除气应用,去除液态玻璃中气体,把熔化玻璃温度维持在,1350C,，然后在冷却时用超声照射,30,分钟即可到达除气目标。此方法被用于制造结构完全均匀光学玻璃工艺过程中。,超声除气可用于对液态金属除气,超声处置医学宣教专家讲座,第34页,6.2,超声除气应用,在感光化工中得到应用。,背景：感光材料彩色乳剂及保持膜明胶，都是粘滞性大、易产生气泡溶液。溶液中如有气泡存在，对质量影响将会很大。因为带有气泡乳剂涂在底片上，底片上就会出现一个没有涂上乳剂白点。胶片拍成电影映在银幕上时，图像要放大,240,倍，所以，一个针尖大小白点都会对胶片质量造成很大影响。,超声作用：用超声在彩色涂片流水线中,对流动着乳剂进行消泡处理,，取得了很好效果，既确保了无气泡，又不影响底片照像性能，同时能够提升工效、节约能源。,超声处置医学宣教专家讲座,第35页,7,超声疲劳试验,超声处置医学宣教专家讲座,第36页,7.1,基本概念,金属材料承受重复或交变载荷而不破坏能力，就称为该材料疲劳强度或耐疲劳强度。,金属材料疲劳强度不但与材料性质相关，而且与许多工艺原因，结构和使用原因相关。材料疲劳强度都是经过试验来确定。,超声处置医学宣教专家讲座,第37页,7.1,基本概念,通常，材料疲劳强度是以在使用应力范围内材料损坏前所承受振动次数来表示，该次数即该材料寿命。,材料使用寿命越长，进行疲劳试验所需时间就越长，另首先为了取得可靠结果，试验往往需要重复，所需时间就更长。超声疲劳试验在这方面显示出优点。,超声处置医学宣教专家讲座,第38页,7.2,常规疲劳试验缺点,常规疲劳试验是在专用试验机上进行，其频率范围普通在,25,200Hz,范围内。,确定疲劳强度需要时间很长，且试验成本较高,。,极难测试高速或高频振动状态下，材料寿命。,超声处置医学宣教专家讲座,第39页,7.3,超声疲劳试验优点,因为超声振动频率很高，所以能够在很短时间内确定出材料疲劳强度。尤其是能够确定高速振动状态下材料疲劳强度。,超声处置医学宣教专家讲座,第40页,7.4,超声疲劳试验原理,在超声振动作用下，使试件与激发力发生谐振，此时，在试件中就会激起改变速率与外激力相等交变应力。,改变超声振动振幅就可改变试件振动振幅,:,从而能够在试件中取得所需应力。,超声处置医学宣教专家讲座,第41页,7.4,超声疲劳试验装置,在试件中部，应变到达了,一个高峰，这也就是将发生疲劳断裂之处。当进行疲劳试验时，试件被激励至适当应变级，并同时统计其所经历破坏周期数。,在一个适当应变范围内对一定数目标试件重复进行试验，就能得到绘制材料疲劳曲线必要数据。,超声处置医学宣教专家讲座,第42页,7.4,超声疲劳试验条件,试件固有频率与振动系统共振频率必须靠近或一致。假如使试件本身也含有一定应力放大因数则更为有利，因为在此情况下，所需激励条件能够降低。所以，进行疲劳试验材料普通都要作成含有一定形状试件。,超声处置医学宣教专家讲座,第43页,8,超声淬火,超声处置医学宣教专家讲座,第44页,8.1,基本概念,淬火：,热处理工艺中应用最广工序，它在材料强韧化过程中起关键性作用。,超声淬火：,有超声作用淬火工艺就称为超声淬火。试验研究证实，在淬火介质中引入超声振动，可提升介质冷却速度和改进材料淬火性能指标。,超声处置医学宣教专家讲座,第45页,8.2,超声淬火装置,超声淬火与常规淬火在工艺过程上基本相同，唯一差异是在淬火过程中，前者淬火介质有超声作用，而后者介质中无超声作用。,超声处置医学宣教专家讲座,第46页,8.3,超声淬火原理,在有相变介质,(,水、油等,),中进行冷却淬火过程普通包含膜沸腾、泡沸腾和对流换热三个阶段。,在常规淬火过程申，高温区那层气膜是极难破碎，即使在激烈搅拌条件下，也效果甚微。这就是说，从膜沸腾第一阶段过渡到泡沸腾第二阶段是比较迟缓。,超声淬火：则出于超声在液体介质中产生空化效应，空化泡闭合时产生微激波可使这种气膜很快破裂，使淬火冷却时序有较大提前，使整个温度区冷却度显著提升。实际上，这等效于在超声作用下提升了淬火介质冷却特征。,超声处置医学宣教专家讲座,第47页,9,超声加速过滤,超声处置医学宣教专家讲座,第48页,9.1,超声加速过滤应用背景,引人强超声能够强化液体经过多孔媒质时扩散作用。过滤器长久存在一个间题是使用过程中逐步被阻塞而降低过滤速度。试验表明，超声振动能够增加过滤速度，降低滤膜上沉积物，能够降低过滤器清洗次数。,超声处置医学宣教专家讲座,第49页,9.2,超声加速过滤装置,有曾研究过孔径由几微米到,100,微米烧结铜、不锈钢过滤器，都能加紧过滤速度。在,过滤脏马达油和煤悬浮液时，加以超声振动能大大提升过滤速度。,超声处置医学宣教专家讲座,第50页,10,超声细化晶粒,背景：超声对结晶过程影响有两方面,:,一是对过饱和,溶液晶体生长影响,，另首先是在金属凝固过程中对,晶粒结构影响,。,强超声能,加速,有机和无机过饱和溶液核晶形成过程，,抑制晶体生长而得到更细更均匀晶粒,。其原因是因为空化使晶团、树枝状晶破碎和分散，使每一个晶体形成许多新晶核。这一技术曾用于一些药品和材料。,熔融金属,在固化过程中进行超声处理会使晶粒变细，改变其中一些物理机械性质，如延伸率、冲击强度和变形特征等。,超声处置医学宣教专家讲座,第51页,11,超声腐蚀处理,背景：在石油管部件抗锈保养方面，作为油管橡胶或塑料包敷前去锈预处理，超声除锈已得到应用。,应用：可直接将旧轮胎外层扒去，在覆上一层新橡胶，这么能够大大节约橡胶，降低轮胎制作成本。,超声处置医学宣教专家讲座,第52页,轮胎翻新代表产品,当前以,ETREMA,企业产品最为先进，他们研制了,6000,瓦超声波系统,UTS-6000,（,6kW ULTRASONIC SYSTEM,）。,UTS-6000,产生功率为,6000W,频率为,20kHz,超声，天天,24,小时连续工作达一星期。,UTS-6000,系统包含换能器、电驱动、冷却系统，配有变幅杆、波导管等。,超声处置医学宣教专家讲座,第53页,