超声波防除垢技术在水冷坩埚中的应用
超声波除垢防垢设备工作原理及性能特点
超声波除垢防垢设备工作原理及性能特点一、工作原理超声波除垢防垢设备主要是利用超声波的空化效应、活化效应、剪切效应、拟制效应，使超声波强声场处理流体，让流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。
1空化作用：超声波的能量对被处理流体介质直接产生大量的空穴和气泡，当这些空穴和气泡破裂和挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，局部的压力峰可达上千个大气压，成垢物质在压力峰作用下，粉碎悬浮于水中，并使已生成的垢层破碎使其易于脱落，这样达到超声波除垢的目的。
2活化作用：超声波在流体中产生“空化”作用，提高流动流体和成垢物质的活性，破坏垢类生成和在换热器管壁沉积的条件，使成垢物质在流体中形成分散沉积体而不在管壁上形成硬垢，这样达到超声波防垢的目的。
3剪切作用：超声波辐射在垢层和管壁上及水中，由于对超声波频率响应不同，三者产生不同步的振动，因此产生高速的相对运动。
由于速度差形成垢层与换热器管壁界面上的相对剪切力，从而导致垢层产生疲劳而松脱，这样达到超声波除垢的。
4抑制作用：通过超声波的作用改变流体主体的物理化学性质，能抑制水中离子在壁面处的成核和长大。
因此，减少粘附于换热器面上成垢离子的数量。
实践研究证明，超声波作用时间越长防止成垢物质结垢效果越佳。
总之，水在超声波作用下，当超声波能量足够大时，即“功率超声”能够在常温、常压的环境条件下，使传导介质中产生短促的、局部的、极大的高温、高压、高强电场的极端物理环境，流体会产生所谓的“声空化效应”从而引发许多的力学、物理、化学、生物等效应，达到流体中超声波防垢、除垢目的。
二、性能指标1除垢防垢同步：设备除垢、防垢同步进行，有垢除垢，无垢防垢，一次除垢，长期防垢。
2低功耗，运行费用低：单台设备系统耗电最高仅1kw,电源输出峰值功率连续可调，免日常维护。
3三重自动保护，安全可靠：设备采用过流、过压、过热三重自动保护，智能化控制，安全可靠。
超声波水垢处理原理
超声波水垢处理原理超声波水垢处理是一种利用超声波技术去除水垢的方法。
水垢是由于水中存在的钙、镁等离子与碳酸盐或硫酸盐等物质结合形成的沉积物，它会附着在管道、设备表面等处，对工业生产和日常生活造成不少问题。
超声波水垢处理通过在水垢上施加高频超声波振动，从而破坏水垢粒子的结构，使其脱离表面，达到清除水垢的效果。
超声波水垢处理的原理主要包括机械效应、空化效应和热效应。
首先是机械效应。
超声波水垢处理利用超声波振动的机械作用力，使水垢表面产生微小的振动和剪切力，破坏水垢颗粒与基底表面之间的粘附力。
当水垢颗粒与基底表面的粘附力被克服时，水垢颗粒会从表面脱离，并被水流冲走。
此外，超声波振动还会产生微小的气泡，通过气泡的剧烈振动和爆破作用，加速水垢的脱落。
其次是空化效应。
超声波振动在水中会产生空化现象，即在超声波周期性振动的作用下，液体中的压力会出现周期性变化，当压力下降到一定程度时，液体中的气体会脱溶形成气泡。
随着超声波振动的继续，气泡会在液体中不断增长，并在压力达到一定值时迅速坍塌，产生局部高温和高压，形成强烈的冲击波。
这些冲击波可以破坏水垢颗粒的结构，使其脱离表面。
最后是热效应。
超声波振动可以产生局部的高温，这种高温可以使水垢颗粒中的结晶水蒸发，从而破坏其结构。
此外，高温还可以改变水垢颗粒与基底表面的粘附力，使其更容易脱离。
超声波水垢处理中的热效应主要是通过空化效应产生的局部高温来实现的。
超声波水垢处理具有许多优点。
首先，它可以在不使用化学药剂的情况下去除水垢，避免了化学药剂对环境的污染和对设备的腐蚀。
其次，超声波水垢处理可以高效快速地去除水垢，不需要停机或拆卸设备，减少了生产中的停工时间和维护成本。
此外，超声波水垢处理可以对不同种类的水垢起作用，具有广泛的适用性。
虽然超声波水垢处理有很多优点，但也存在一些限制。
首先，超声波水垢处理对水垢的去除效果受到水质、水垢种类、超声波频率和功率等因素的影响。
不同的水质和水垢种类可能需要不同的超声波参数才能达到最佳效果。
超声波技术在实验中的应用技巧
超声波技术在实验中的应用技巧随着科学技术的不断发展，超声波技术在实验中的应用越来越广泛。
超声波技术以其高频、高能量和无损等特点，被广泛用于材料科学、生物医学、环境监测等领域。
本文将介绍一些超声波技术在实验中的应用技巧，以帮助读者更好地利用这一技术进行实验研究。
一、超声波清洗技巧超声波清洗是超声波技术的一种常见应用，可用于去除材料表面的油污、污渍等。
在进行超声波清洗时，首先需要选择适当的清洗剂。
一般来说，溶解性强、挥发性小的清洗剂更适用于超声波清洗。
此外，为了达到更好的清洁效果，可以调节超声波的频率和功率。
频率越高，清洗效果越好，但对材料的影响也会增加。
因此，在进行清洗实验时，应根据具体情况选择适当的频率和功率。
二、超声波浸泡技巧超声波浸泡是利用超声波在液体中产生的空化现象，将溶解气体或液态样品迅速浸入其中。
这种技术常被用于制备纳米材料、进行气体吸附等实验。
在进行超声波浸泡实验时，需要注意以下几点。
首先，选择适当的浸泡时间和超声波功率。
过长的浸泡时间会导致样品溶解过多，影响实验结果；而功率过高则可能造成样品受损。
其次，为了保持温度的稳定，可以使用恒温器进行温度控制。
最后，在超声波实验前，应将样品与超声波清洗干净，以避免干扰。
三、超声波破碎技巧超声波破碎是利用超声波的高能量和高频率对材料进行破碎。
这种技术被广泛应用于生物学、化学等领域，例如细胞破碎、乳化分散、溶解等。
在进行超声波破碎实验时，需要注意以下几点。
首先，选择适当的破碎时间和功率。
过长的破碎时间会导致样品过度破碎，影响实验结果；而功率过高则可能对样品产生热效应。
其次，在操作过程中，应避免材料沉积或附着在超声波探头上，以免影响实验效果。
最后，为了保持实验的稳定性，可以使用冷却装置对样品进行冷却。
四、超声波成像技巧超声波成像是超声波技术在医学和材料科学中的重要应用之一。
在进行超声波成像实验时，需要注意以下几点。
首先，选择适当的超声波频率和波束角度。
超声波防垢的原理及其应用
超声波防垢的原理及其应用引言超声波防垢技术是一种利用超声波振动作用原理，用于去除或防止管道、设备表面结垢的技术。
它通过将管道或设备表面的结垢层分散、剥离或抑制垢的生成，实现了对管道和设备的保护和维护。
本文将介绍超声波防垢的原理及其在不同领域的应用。
超声波去垢的原理1.声波振动原理：超声波防垢技术利用超声波的高频振动作用对垢进行剥离和分散。
当超声波传导到液体中时，液体分子受到声波的激励，产生微小的振动，形成高密度的液体流动层。
这种高密度流动层可以通过液体中的垢层，并将垢层分散或剥离。
2.超声波微压效应：超声波在液体中传播时，会产生微压效应。
当液体中存在垢层时，超声波的微压效应会将垢层中的颗粒推动或溶解，进一步分散垢层，从而实现去垢的效果。
3.温度效应：超声波的传播会通过液体中的摩擦产生热量，增加液体的温度。
高温对垢的稳定性具有破坏作用，从而实现去垢的效果。
超声波防垢的应用工业领域•锅炉防垢：超声波防垢技术被广泛应用于工业锅炉的防垢处理。
超声波振动可有效防止锅炉内结垢的形成，保证锅炉正常运行和热交换的效果。
•换热设备防垢：超声波防垢技术能够在换热设备的管道内防止结垢，并提高换热效率，延长设备寿命。
•汽车制造：超声波防垢技术可以用于汽车制造过程中的涂胶和零件清洗等环节，提高生产效率和产品质量。
医疗领域•超声波洁牙：超声波防垢技术在牙科医院中常用于洁牙，能够有效去除牙齿表面的牙结石，并减少牙龈疾病的发生。
•超声波清洗器械：超声波防垢技术还可以用于清洗医疗器械，大大提高器械的洁净度和灭菌效果。
生活领域•洗衣机防垢：超声波防垢技术被应用于洗衣机中，能够防止洗衣机内部结垢，保证洗衣机的正常使用寿命和洗涤效果。
•水龙头防垢：超声波防垢技术可以应用于水龙头，预防水垢的积聚和阻塞，提高水龙头的使用寿命和水流的稳定性。
结论超声波防垢技术是一种有效的去除和防止管道、设备表面结垢的技术。
它利用超声波的高频振动、微压效应和温度效应，实现了对垢的分散、剥离和抑制。
超声波防垢机理及船舶冷却水防垢应用的探讨
超声波防垢机理及船舶冷却水防垢应用的探讨随着工业化进程的不断推进，船舶在海上运行的时间越来越长，受到的环境影响也越来越大。
其中一个比较常见的问题就是水垢的产生，它会对船舶的冷却系统造成严重的影响，进而影响船舶的正常运行。
为了解决这个问题，目前采用的防垢技术之一是超声波防垢，下面我将分步骤探讨超声波防垢机理及船舶冷却水防垢应用。
第一步：超声波防垢的原理超声波防垢是一种被广泛应用的物理防垢技术，它可以通过超声波的振动，使水中的垢类物质分离，从而实现防垢的目的。
当超声波波速穿过水时，会产生压缩和张力区域，这会引起水中的微小气泡的破裂和合并，从而产生高能量冲击波来清除垢类物质。
此外，超声波还可以加速化学反应，将防垢剂更加均匀的分散到水中。
第二步：超声波防垢在船舶冷却水系统中的应用在船舶冷却水系统中，超声波防垢技术可以通过超声波清除水管道中形成的垢，维持水管道的通畅，确保冷却效果。
通常采用超声波工艺的防垢剂是通过超声波传导到水中的，通过防垢剂的作用，可以将防垢剂均匀地分散在水中，并降低水中钙、镁等离子体积的影响，从而达到防垢的目的。
第三步：超声波防垢技术的优点与传统的防垢技术相比，超声波防垢技术具有以下优点：1. 高效：超声波能够将水管道中的垢分解，保证冷却效果。
2. 节能：超声波防垢技术不需要消耗额外的能源。
3. 环保：超声波防垢只需要消耗一定的电能，并不会对环境造成污染。
4. 维护简便：由于超声波防垢技术能够长期维持水管道的通畅，因此不需要进行频繁的维护。
总之，超声波防垢是一种高效、节能、环保的技术，它在船舶冷却水系统中具有广泛的应用前景。
为了确保超声波防垢技术的可靠性和有效性，需要选用高品质的超声波清洗设备，以及合适的防垢剂，从而最大限度地提高防垢的效果。
超声波在冶金中的应用研究
超声波在冶金中的应用研究
近年来，随着科学技术的发展，超声波在冶金中的应用越来越广泛，其在冶金工艺中的应用已经得到了广泛的重视。
超声波技术的出现不仅可以改善冶金工艺的效率，而且可以改善冶金工艺的安全性和环境友好性，从而提高冶金产品的质量。
超声波在冶金工艺中有多种应用，其中最常用的是冶炼过程中的法兰分离。
一般情况下，在冶炼过程中，由于坩埚内的熔剂沉淀物会形成聚合物或凝胶，从而使坩埚内的温度升高，熔剂蒸发速度加快，导致出现有害的烟气和水蒸气等有害物质，这就是传统冶金法中无法解决的问题。
超声波可以解决这个问题，它可以利用高频声波的震动，使坩埚内的熔剂及其沉淀物把内部能量释放到外部，从而使坩埚内温度降低，减少了熔剂蒸发速度，从而降低了有害物质的排放。
此外，超声波还可以应用于冶金氧化反应中，有助于加速氧化反应的速度，提高反应的效率以及有效的改善产品的质量。
通过超声波的高频震动可以改善氧化反应的条件，使氧化反应的速率加快，进而改善产品的质量。
此外，超声波技术也可以用于冶金过程中的熔化分离，可以帮助分离混合熔融物，而无需加热和冷却高温熔融物。
超声波技术可以通过均匀的高频震动，在冶炼过程中使混合熔融物产生微小的微气泡，这些微气泡会提升混合熔融物的表面特性，改善物料的流动性，从而加快分离过程。
最后，超声波技术也可以用于改善冶金产品的性能，可以通过高
频震动使材料的晶体结构发生变化，从而改善物料的力学性能和热学性能，从而改善冶金产品的质量。
综上所述，超声波技术在冶金工艺中的应用正在不断发展和完善，不仅可以改善冶金工艺的效率和安全性，而且可以改善冶金产品的质量。
未来，超声波技术将在冶金行业得到更广泛的应用，成为关键的技术支撑。
超声波清洗技术在金属零件清洗中的应用研究
超声波清洗技术在金属零件清洗中的应用研究随着工业的发展和科技的进步，清洗技术也得到了不断的改进和创新。
超声波清洗技术作为一种高效、环保、节能的清洗方式，已经在金属零件的清洗中得到了广泛的应用研究。
一、超声波清洗技术的工作原理超声波清洗技术是利用高频率的声波振动作用于液体中，通过产生的声波洗涤波，使金属零件表面的污垢、油脂、锈蚀等物质被迅速分离和清除。
其工作原理可归纳为“机械振动效应、化学作用效应和热效应”三个方面：1. 机械振动效应：当超声波向液体中传递时，会产生高频率的压缩波和膨胀波，这种压缩波和膨胀波的作用使得污垢和液体流动更加的剧烈，从而快速有效的分离污垢和金属表面。
2. 化学作用效应：由于声波振动能量能使液体发生高频振动而达到高温、高压、高速、高浓度的物理条件，为化学反应提供了有利条件，加速了纯水清洗剂与金属表面的化学反应，如溶解、化学降解、氧化还原反应等。
3. 热效应：当超声波作用于液体时，液体中的分子会因为热的作用而振动加速，从而使液体温度升高。
对于本身热稳定性较低的有机物，声波产生的能量能够使其分解，对于铁锈等难以清除的物体也能够产生催化作用，加快溶解的速度。
二、超声波清洗技术在金属零件清洗中的优势1. 清洗效果好：超声波清洗技术能够产生高于水的振动速度和相对负压，从而形成大量气泡和喷射出的高压流，使得液体流动更加剧烈，分离污垢效果好，日间质量高。
2. 低能耗、高效率：相比于常规的清洗方式，超声波清洗技术能够在较短时间内完成，节约清洗时间，同时能够节省大量的清洗剂使用量，降低清洗成本。
3. 环保、安全：超声波清洗技术采用水溶性清洗剂进行清洗，避免了传统清洗剂使用中对环境的污染，保障了工人和产品的健康安全。
三、超声波清洗技术在金属零件清洗中的应用案例超声波清洗技术已经广泛应用于汽车制造、航空、航天、模具生产以及半导体等领域，效果显著。
1. 汽车制造：机器零件的外观处理和组装前的清洗，其表面的锈蚀、鲜油和杂质等需要用超声波清洗技术进行深层清洗，以保障汽车的质量。
超声波防垢器在工业生产应用中的效果分析
超声波防垢器在工业生产应用中的效果分析1引言在化工、石油、冶金、热电、制糖、食品等行业中，换热传热设备、蒸发冷却设备及金属管道内的结垢问题，一直长期困扰着这些企业的生产和效益。
对此，不同的行业采取了不同的清垢方式。
其方式主要有两类：在线连续清垢和离线停工清垢。
在线连续清垢的传统方法有注入阻垢剂法、涂料法、永磁法、电磁法及高频法。
其中阻垢剂需要连续注入，每次用量难以把握，清垢效果时好时坏;涂料法对涂料工艺要求高且价格昂贵，若达不到工艺要求，会造成涂料脱落，起不到防垢作用;而后三种方法因成本高或实施困难，因此不能有效地解决实际问题。
离线停工清垢常常是在计划外停工、装置局部停工或各设备切换条件下进行，而传统采用的各种手段，如高压水喷射(机械清垢法)和化学清洗剂(化学清垢法)等，也只是治标不治本，不但给生产造成了影响，同时会增加计划外费用、磨损腐蚀设备、污染区域环境、损害工人健康等。
目前，与传统清垢方法有着本质区别的超声波防垢器，因具有在线连续工作、自动化程度高、工作性能可靠、无环境污染、运行费用低等特点，已广泛用于众多行业的设备及管道中的防垢和除垢。
2超声波防垢器的防垢机理超声波防垢器主要是利用超声波强声场处理流体，使流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。
超声波的防垢机理主要表现在：(1)"空化"效应超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴，当这些空穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强压力峰能使成垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的垢层破碎使其易于脱落。
根据理论和实践测算，用20KHz、50W/cm2的超声波对1cm3液体辐射时，其发生空化事件的气泡数为5×104/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。
(2)"活化"效应超声波在液体介质中通过空化作用，可以使水分子裂解为H·自由基和HO·自由基，甚至H+和OH)5结语据现场使用情况和研究结果表明，超声波功率一定时，频率低、作用时间长，防垢效果较好;超声波频率一定时，功率大、作用时间长，防垢效果较好。
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超声波防除垢技术在水冷坩埚中的应用
分析紫铜坩埚结垢的特点和危害及超声波防除垢的原理；比对传统的防除垢技术和超声波防除垢技术进行了比较；对超声波防除垢安装后实际情况进行了分析。
应用试验表明：超声波防除垢技术对水冷紫铜坩埚防除垢效果明显，解决了紫铜坩埚多年的结垢问题，同时节能效果显著。
标签：水垢；超声波；水冷紫铜坩埚
1 水冷紫铜坩埚结垢特点及危害
水冷紫铜坩埚是钛材真空熔炼的的关键设备之一，根据调查显示我公司所有的水冷坩埚都存在结垢问题，结垢后的水冷紫铜坩埚换热效率下降50%，并且紫铜坩埚容易发生变形，每年给我公司带约为600～800万人民币的经济损失。
1.1 结垢特点
钛材在熔炼过程中，熔池的温度达到1700℃，钛溶液在坩埚中需要结晶，就需要通过紫铜坩埚的换热能力，降低钛溶液的内能。
由于紫铜坩埚的工作温度较高，导致垢质大量析出。
根据测量得：紫铜坩埚每月的结垢厚度约为0.7～0.8mm，需要每月进行清洗除垢，否则会因水垢太厚，换热效率太低而无法进行使用。
1.2 结垢后的危害
1.2.1 增大能耗
结垢后的紫铜坩埚导热系数较小，使得换热性能下降。
而且垢层的存在减小了冷却水的流通面积，增加了流动阻力，直接导致了动力设备能耗的增加。
1.2.2 增加生产铜坩埚维护成本
为了补偿结垢后紫铜坩埚传热能力降低的问题，需要在设计紫铜坩埚换热时增加水流量，使得冷却水循环系统的水泵功率增加，增加了电能的损耗。
1.2.3 缩短紫铜坩埚寿命
由于结构问题，紫铜坩埚的换热效率降低，使坩埚一直处于高温工作状态，紫铜坩埚容易发生热应力变形。
变形后的紫铜坩埚造成熔化后的钛锭难以顺利取出，造成坩埚报废。
2 超声波防除垢的工作原理
超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无效极微小的局部空穴，当这些空穴气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强匿力峰能使积垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的积垢层破碎使其易于脱落，这就是超声波的空化效应。
当超声波由金属外表面向里传播时，即会引起金属界面上的垢质跟随金属振动。
但由于垢质的性态和弹性阻抗不同，垢质与金属会在换热界面上形成剪切应力作用，导致金属换热界面上的垢质层疲劳、裂纹、疏松、破碎而脱落，这就是超声波的剪切效应。
3 常用防垢技术与超声波防除垢技术的比较
目前工业领域运用较多的传统防垢技术主要有阻垢剂、离子交换及高频磁场技术，这些技术的优点是能实现在线防垢，缺点是防垢不彻底，仍需进行定期除垢，设备仍处于带垢运行状态；同时需要辅助设备，使得成本增加。
传统的除垢方法主要有酸洗、碱洗的化学方法，机械清洗以及胶球系统。
酸洗和碱洗方法除垢，可以清除比较细致，但是会对紫铜坩埚造成一定的腐蚀，清洗后的液体排放还会造成对环境的二次污染；并且如果水垢比较厚时，需要较长时间进行浸泡，严重影响熔炼设备的运行率；同时清洗时需要大量的水，造成水资源的浪费。
机械清洗虽然对水垢的厚度没有要求，清理的也比较彻底，但需设计制造专门的水垢清理设备，在清理的过程中还需要专人操作，并且需要在熔炼设备切换条件下进行，影响了正常生产，增加了清理成本。
与传统的除垢技术相比，超声波除防垢技术有以下优点：
3.1 使用超声波防除垢技术，不需要进行酸、碱洗清理污垢，会延长紫铜坩埚的使用寿命。
3.2 使用超声波防除垢技术，减少了熔炼设备切换紫铜坩埚的次数，减少了设备的停机时间。
3.2 从提高生产效率、消除化学除垢和提高机械设备寿命计算，超声波防除垢技术具有较好的经济效益。
3.4 超声波防除垢技术，不对环境造成危害，具有较好的社会效益。
4 超声波防除垢的安装方法及节能分析
4.1 超声波设备的安装
我公司应用的c-5000型防垢器主要由超声波功率发生器、传输电缆和装于冷却水外水套的压电式换能器组成如图1所示。
功率发生器机箱安装在安装熔炼设备的下炉室位置，将换能器安装在冷却水的外水套上如图1所示。
4.2 超声波防除垢设备的应用效果分析
针对我公司对水冷坩埚污垢治理情况进行调查与分析发现，超声波防除垢技术的应用切实地解决了我公司水冷紫铜坩埚的结垢问题，提高了传热效率，降低了能耗，减少了环境污染，同时给企业带来了巨大的经济收益。
以下是引用了超声波防除垢技术，并且对安装设备前后运行参数进行跟踪调查。
图 3 是安装超声波以前每个月清理时的实物照片，水垢的平均厚度约为≥0.4mm，并且十分堅硬；图4 是安装超声波以后的每个月观察时的照片，水垢的平均厚度≤0.1mm。
由以下的两个照片对比观察：安装前的水垢每月的积累的水垢厚度严重影响了生产，必须停机清理；而安装超声波后的水垢符合生产要求，不用停机清理。
由以上的分析可知安装超声波以后，紫铜坩埚表面的水垢符合生产要求，减少了停机时间。
5 结束语
如何有效的防、除垢，已经成为工业领域关注的热点问题，这个问题的解决将是节能减排的新突破点。
目前的方法也很多，酸洗、碱洗、阻垢剂、机械清洗等，但其在不同程度上增加了成本，有的还会造成环境的二次污染。
与传统方法相比，超声波防除垢技术是一种高效、环保的先进技术，具有广阔的市场潜力，而且我公司的应用案例表明，超声波防除垢技术能去的良好的节能减排的效果。
参考文献
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