研究纵向声化学反应器中声场

论文导读：超声学与化学之间相互渗透,以而开辟了新的化学反应途径。超声波不但能改善反应条件、加速反应速度以及提升反应产率,而且,使一些以前不能、或难以进行的反应得以顺利进行。基于此,产生了一门新兴的交叉学科——声化学。自声化学这门新的边缘学科诞生之后,在二十多年的时间里已经有了快速的进展。声化学反应器是声化学反应实现
摘要：自以二十世纪七十年始,超声波作为一种新的能量形式,作用于化学反应历程,超声学与化学之间相互渗透,以而开辟了新的化学反应途径。超声波不但能改善反应条件、加速反应速度以及提升反应产率,而且,使一些以前不能、或难以进行的反应得以顺利进行。基于此,产生了一门新兴的交叉学科——声化学。自声化学这门新的边缘学科诞生之后,在二十多年的时间里已经有了快速的进展。声化学反应器是声化学反应实现以及进行声化学探讨的重要场所,它指的是有声波参与,在声波的作用下,进行声化学反应的容器或系统。其结构主要包括反应器溶液的空间和换能器两个部分,根据反应液体系统的要求不同以及其基本结构原理可以将声化学反应器分为：清洗槽式、杯式、液哨式和变幅杆浸入式等。因为声化学是声能量和物质间的一种独特的相互作用,目前科学探讨者较为统一的观点认为声化学反应的主动力和主要机制是超声空化。声化学反应器中声场分布的探讨,对于最佳反应条件的确定,声化学反应产率的提升都有重要影响,并且对于推动声化学技术由实验室规模向工业过渡也很重要。基于以上浅析以及矩形声化学反应器在声化学探讨与运用中的基础地位,本论文探讨了这类声化学反应器中的声场分布。首先以基本声波方程出发,对矩形声化学反应器中的声场分布做了论述计算,其次浅析了反应器尺寸及液体深度对矩形声化学反应器内空化场分布的影响,最后实验验证了声化学反应器中声场分布的情况。论文的主要探讨内容如下：1.以基本的三维波动方程出发,对矩形声化学反应器中的声场做了论述浅析。在此基础上,得到了反应器尺寸及液体深度随声源波长变化时的纵向声压分布情况。2.利用Matlab仿真并浅析了纵向声压分布情况。结果表明,总声压幅值分布由简正声波和高次同相振动叠加而成,近场区总声压幅值以高次同相振动为主,随着液体深度的增大,声压幅值迅速衰减；远场区,总声压幅值则以简正声波为主,随着液体深度的增大,声压幅值起伏变化。当液体深度取四分之一波长的奇数倍时,高次同相振动对总声压幅值分布的影响可以忽略,总声压是各种简正声波的叠加；当满足一定条件时,可以发生纵向共振的现象,槽体内的声场分布类似于单一平面波形成的驻波。3.利用水听器法和染色法分别测量了27.8kHz和33.3kHz两种频率下反应器内的声场分布,并进行了讨论和比较浅析,实验结果和论述浅析结果基本一致。关键词：声化学反应器论文空化场论文纵向声场论文声压幅值论文纵向共振论文
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Abstract5-10
第1章 引言10-14

1.1 声化学进展历程10

1.2 声化学探讨与运用10-12

1.2.1 电化学10-11

1.2.2 光化学11

1.2.3 化学浅析11

1.2.4 生物化学11

1.2.5 有机合成11

1.2.6 水处理11

1.2.7 分离提取11-12

1.2.8 其他方面12

1.3 声化学反应器的探讨进展12-13

1.3.1 液哨式声化学反应器12

1.3.2 清洗槽式声化学反应器12-13

1.3.3 声变幅杆浸入式声化学反应器13

1.3.4 杯式变幅杆声化学反应器13

1.4 声化学有着不足及未来进展走势13-14

第2章 声化学的基础论述14-22

2.1 超声效应的机制14

2.

1.1 力学机制14

2.

1.2 热学机制14

2.

1.3 空化机制14

2.2 超声空化及其效应14-17

2.1 空化核14-15

2.2 空化阈15

2.3 空化气泡的运动15-16

2.4 稳态空化与瞬态空化16-17

2.5 超声空化的基本效应17

2.3 声化学反应机理与类型17-18

2.4 影响空化的物理参数18-19

2.4.1 反应液自身物理参数18-19

2.4.2 声场参数19

2.5 测量空化场的策略19-22

2.5.1 直接测量法20

2.5.2 间接测量法20-22

第3章 矩形声化学反应器中声场的探讨22-38

3.1 反应器中声场声压幅值分布22-26

3.2 纵向声场声压幅值的分布规律26-29

3.

2.1 简正声波对纵向声压幅值的影响26

3.

2.2 高次同相振动对纵向声压幅值的影响26-27

3.

2.3 总声压论文导读：

幅值沿纵向的分布27-29

3.3 液体深度对纵向声压幅值的影响29-30

3.4 发生纵向共振的条件30-36

3.5 小结36-38

第4章 矩形声化学反应器中声场分布的实验测量及浅析38-64

4.1 实验设计和实验测量原理图38-40

4.

1.1 实验设计38

4.

1.2 实验测量原理图38-40

4.2 2

7.8kHz频率下声化学反应器中声压分布的测量40-50

4.

2.1 染色法测量声场分布40-44

4.

2.2 水听器法测量声压分布44-50

4.3 3

3.3kHz频率下声化学反应器中声压分布的测量50-62

4.

3.1 染色法测量声场分布50-54

4.

3.2 水听器法测量声压分布54-62

4.4 小结62-64
总结64-66
参考文献66-70
致谢70-72
攻读硕士学位期间科研成果72