Общие требования к ультразвуковым аппаратам

Интенсивность ультразвуковых колебаний, вводимых через все рабочие инструменты в обрабатываемые среды должна быть 3 10 вт/см2. Исходя из рабочей гипотезы, что для первого из аппаратов предложенного ряда достаточна средняя интенсивность излучения , а для остальных необходима максимальная интенсивности (энергии, приходящейся на единицу площади), а также при условии различной площади рабочих инструментов, получаем следующие требования:

Через двухстороннюю поверхность рабочего инструмента диаметром 1 см и, соответственно, площадью 1,5 см2 на обрабатываемые среды в объемах от 50 до 200 мл воздействует мощность, приблизительно равная 10 вт. При этом удельная плотность поглощаемой УЗ мощности изменяется от 50 до 200 вт/л. Поскольку коэффициент преобразования электрической энергии в энергию ультразвуковых колебаний для современных колебательных систем достигает 70 .80%, а коэффициент полезного действия современных электронных устройств на транзисторах (УЗ генераторов), обеспечивающих преобразование энергии промышленной частота (50 Гц) в энергию электрических колебаний ультразвуковой частоты (22 кГц) не менее 80%, можно считать, что полный коэффициент полезного действия УЗ технологического аппарата не менее 50%. Следовательно, для выделения 10 вт полезной мощности УЗ колебаний в объеме первого технологического аппарата необходимо использовать электронное устройство (УЗ генератор) мощностью не менее 20 вт. Учитывая требования нормативно - технической документации, регламентирующей значения номинальных мощностей УЗ аппаратов, номинальная мощность рассматриваемого многофункционального УЗ аппарата должна быть равна 25 вт.

Второй из необходимых многофункциональных УЗ аппаратов должен обеспечивать введение в среду УЗ колебаний с интенсивностью 10 вт/см2 через площадь поверхности рабочего инструмента площадью 1, 5 см2. Следовательно, на обрабатываемый объем будет воздействовать 15 вт мощности УЗ колебаний и удельная мощность на единицу объема будет изменяться (для объемов от 100 мл до 300 мл ) в пределах от 50 вт/л до 150 вт/л. С учетом коэффициента полезного действия, равного 50%, такой УЗ аппарат должен выполняться с электрическим генератором мощностью не менее 30 вт. Придерживаясь нормативных требований на технологические установки номинальную мощность такого аппарата следует выбрать равной 40 вт.

В третьем, по приведенной выше классификации, УЗ технологическом аппарате, введение УЗ колебаний интенсивностью 10 вт/см2 через поверхность рабочего инструмента площадью 7 см2 (диаметр - 2 см) требует применения генератора с мощностью не менее 140 вт. В соответствии с нормативными требованиями, номинальная мощность должна быть равна 160 вт. Удельная мощность такого аппарата (в зависимости от используемого объема) соответствует приблизительно значениям от 50 вт/л до 200 вт/л.

Аналогичные оценки, проведенные для УЗ технологического аппарата, предназначенного для мелкосерийного производства, фермерских хозяйств и т.п. (четвертый тип аппарата) показывают, что при площади поверхности рабочего инструмента 15 см2 удельная мощность может изменяться от 50 вт/л до 300 вт/л, Мощность УЗ технологического аппарата должна быть не менее 300 вт. Номинальная мощность, допускаемая для этого случая нормативной документацией, должна соответствовать 400 вт.