高輸出性能超聲換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真實(shí)驗(yàn)
0閱讀次數(shù)：1431發(fā)布日期：2019-07-08 作者：富怡達(dá) 關(guān)鍵詞：超聲波清洗機(jī)，噴淋清洗機(jī)
超聲反應(yīng)器的研究正處在蓬勃發(fā)展的階段，其研究領(lǐng)域在聲空化機(jī)理、測(cè)試方法、電聲效率研究，以及聲輻射面防侵蝕等方面已經(jīng)取得了一定的成果。但關(guān)于節(jié)能型聲反應(yīng)器的報(bào)道以及高性能聲反應(yīng)器的系統(tǒng)研究很少。除此之外傳統(tǒng)的駐波聲場(chǎng)工作時(shí)會(huì)引起聲空化效應(yīng)的不均勻（節(jié)點(diǎn)造成的），并且換能器的電聲效率通常只有 50%～60%。因此，研究高性能工業(yè)級(jí)超聲反應(yīng)器、節(jié)能型超聲反應(yīng)器、大功率高效型超聲換能器將是人們下一步的主要研究方向。其研究領(lǐng)域涵蓋力學(xué)學(xué)科、材料學(xué)科，機(jī)械學(xué)科，電子學(xué)科以及控制學(xué)科，要想大力發(fā)展聲反應(yīng)器的工業(yè)化應(yīng)用，就需要大量各方面人員共同努力，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)高性能節(jié)能環(huán)保型工業(yè)級(jí)聲反應(yīng)器必會(huì)在我國(guó)乃至世界得到迅猛發(fā)展。
因此，本論文將主要研究以下兩方面的內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種箱體式超聲反應(yīng)器，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行理論仿真分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究影響超聲反應(yīng)器能量效率的因素，提高超聲反應(yīng)器的能量利用率；設(shè)計(jì)一種散熱型超聲換能器，解決換能器的散熱問(wèn)題，降低換能器的能量損耗，提高換能器的能量利用率以及使用壽命。
本論文的主要內(nèi)容為：
第一章 緒論。介紹聲化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展概況和研究進(jìn)展，超聲反應(yīng)器的研究應(yīng)用進(jìn)展。根據(jù)研究進(jìn)展中存在的能量利用率問(wèn)題確定本論文的研究意義和主要內(nèi)容。
第二章 箱體式超聲反應(yīng)器仿真計(jì)算。利用有限元分析軟件 COMSOL 分析超聲反應(yīng)器箱體中聲場(chǎng)的分布，研究箱體的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作頻率、被處理液體的吸收系數(shù)對(duì)聲場(chǎng)分布，平均聲壓幅值以及非均勻性指數(shù)的影響；根據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叽纭?br />
第三章 箱體式超聲反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)第二章仿真結(jié)果加工裝配箱體式超聲反應(yīng)器，搭建測(cè)試系統(tǒng)；研究非共振狀態(tài)下超聲反應(yīng)器的能量效率與輸入功率之間的變化以及聲輻射面對(duì)能量效率的影響；共振狀態(tài)下超聲反應(yīng)器的能量效率與輸入功率之間的變化關(guān)系，并確定超聲反應(yīng)器能量利用率最好時(shí)的輸入功率。
第四章 散熱型超聲換能器。由于換能器在工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量不能有效的傳遞而影響換能器的工作效率而設(shè)計(jì)了一種散熱型超聲換能器，利用有限元軟件 COMSOL 仿真計(jì)算確定換能器的結(jié)構(gòu)尺寸以及散熱裝置的安裝位置；通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究散熱型換能器工作時(shí)的溫度、前蓋板表面的振動(dòng)速度和振動(dòng)位移變化曲線并與具有相同結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)換能器進(jìn)行比較；研究不同的散熱片數(shù)目對(duì)換能器溫度變化的影響。
第五章 全文總結(jié)與展望?？偨Y(jié)全文的主要研究工作及本論文的創(chuàng)新點(diǎn)，針對(duì)在研究過(guò)程中所存在的問(wèn)題提出下一步的研究方向。
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