超聲波在工業(yè)中的應(yīng)用

什么是超聲波 

超聲波是指頻率超過人類聽覺正常范圍的超高頻聲波。它是一種波長(zhǎng)極短的機(jī)械波，在空氣中波長(zhǎng)一般短于2cm（厘米）。它必須依靠介質(zhì)進(jìn)行傳播，無法存在于真空（如太空）中。它在水中傳播距離比空氣中遠(yuǎn)，但因其波長(zhǎng)短，在空氣中則極易損耗，容易散射，不如可聽聲和次聲波傳得遠(yuǎn)。

超聲波在金屬工業(yè)中的應(yīng)用

超聲波可以預(yù)測(cè)工業(yè)零部件的使用壽命。預(yù)測(cè)工業(yè)設(shè)備零件壽命的重要性不言而喻。這個(gè)預(yù)測(cè)過程是累人的、復(fù)雜的、困難的。文獻(xiàn)中的研究報(bào)告表明，在疲勞機(jī)器的不同金屬部件逐漸發(fā)生微損傷，隨后疲勞引起的裂紋逐漸增加，導(dǎo)致主要破壞宏觀裂紋的災(zāi)難性增長(zhǎng)。這個(gè)長(zhǎng)期準(zhǔn)備階段的存在表明，合適的措施有助于防止流程下一階段的變化。

食品工業(yè)中的超聲波技術(shù)

在高能超聲應(yīng)用中，超過 1 W/cm2強(qiáng)度和100 kHz 頻率。高能超聲從液體食品中去除氣體，結(jié)晶，誘導(dǎo)氧化還原反應(yīng)，蛋白質(zhì)和酶的提取和純化，用于啟動(dòng)成核以及酶失活。對(duì)比植物微生物滅活所需的研究表明，熱處理在超聲波的幫助下，也可以在較低溫度下食用液體食品。對(duì)于超聲波處理，需要額外的能量，這導(dǎo)致集成過程的整體能源需求增加。但在廉價(jià)電力供應(yīng)或替代品不可用的地區(qū)能源，超聲波輔助處理可能是一個(gè)有趣的替代當(dāng)前流行的熱處理選擇。其中的處理可以利用超聲波很容易地去除液體產(chǎn)品中的氣體。

超聲波在農(nóng)業(yè)工業(yè)中的應(yīng)用

在地中海地區(qū)，橄欖磨坊產(chǎn)生的廢水會(huì)污染環(huán)境。此外，用橄欖磨機(jī)灌溉田地和農(nóng)場(chǎng)，廢水將廢料排放到水床中，嚴(yán)重污染水源，因?yàn)樗蓄B固的生物屬性。因此需要利用超聲波清除農(nóng)業(yè)廢水中的污染物。該廢水的初級(jí)處理包括光照射對(duì)催化劑的光子活化，而二次處理包括超聲誘導(dǎo)的功率超聲空化。

超聲波在皮革工業(yè)中的應(yīng)用

皮革工業(yè)排出的污染物含有不同的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)品在皮革加工過程中被使用，最終產(chǎn)生固體廢料。在皮革工業(yè)中，酶處理可以作為化學(xué)處理的一種有益的替代方法。而且它在環(huán)境安全方面也是很有幫助的，另外，酶處理的成本很低，而且可以在低溫下進(jìn)行，無需使用額外的化學(xué)品。超聲波和酶處理的同時(shí)應(yīng)用有助于改善制革廠廢料的酶水解，并導(dǎo)致消化能力的提高和碎屑和刨花的產(chǎn)量。

獸皮主要由不溶性的纖維蛋白組成，稱為膠原蛋白，它可能在蛋白酶的作用下降解。通過應(yīng)用超聲波，獸皮的纖維網(wǎng)絡(luò)失去了作用，其速率也隨之降低。皮料的纖維網(wǎng)會(huì)消失，蛋白酶在皮膚毛孔內(nèi)的擴(kuò)散速度會(huì)增加。在一項(xiàng)研究報(bào)告中，一種中性蛋白酶（枯草桿菌 枯草芽孢桿菌）和堿性蛋白酶（地衣芽孢桿菌）被應(yīng)用。結(jié)果顯示，地衣芽孢桿菌的蛋白酶（堿性）幾乎不受超聲波的影響。因此它被選作降解固體廢物的原料。

現(xiàn)在功率超聲的效用顯著提高，特別是在工業(yè)應(yīng)用中，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了深刻的研究。通過超聲波進(jìn)行的能量輸入可以顯著提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，并可以促進(jìn)許多不同行業(yè)的產(chǎn)品的回收和凈化過程。超聲技術(shù)是一種清潔高效的技術(shù)，廣泛用于食品加工、冷凍和保存。它還可用于預(yù)測(cè)工業(yè)工藝和機(jī)器部件的使用壽命，以及對(duì)紡織、農(nóng)業(yè)、制革廠等不同行業(yè)產(chǎn)生的廢物的處理。