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聲波清灰器的工作原理是什么?

2021-05-26 17:34:07

聲波清灰器主要由壓縮氣源、電子控制器和聲波發(fā)生器組成。其工作原理是:將空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器凈化后,通過(guò)聲波發(fā)生器并在電磁閥的控制下將壓縮空氣的能量由聲波發(fā)生器轉變?yōu)槁暷?,調制成聲波,以聲波的方式向外傳遞,聲波通過(guò)聲波導管經(jīng)輻射喇叭的規整放大后以一定的頻率、工作程序和周期傳入容器內;聲波在彈性介質(zhì)里傳播,聲波以直射、滲透、反射和繞射等形式疊加形成一個(gè)不留死角的強大諧振聲場(chǎng),循環(huán)往復地作用在容器表面的積灰上,周而復始的對積灰施以拉、壓高速循環(huán)的變動(dòng)載荷,對灰粒之間及灰粒和容器壁之間的結合力起到減弱和破壞的作用;從微觀(guān)上看,積灰是由于大量微小灰粒子的表面張力、粒子之間及其管壁之間的粘滯力、分子附著(zhù)力、靜電吸引力以及化學(xué)親和力等多方面的作用在容器表面上的積聚,而聲波的作用就是加速空氣分子的振動(dòng)作用,使空氣分子密布在整個(gè)空間里,形成在積灰粒子的周?chē)懿贾?zhù)億萬(wàn)個(gè)空氣分子,當這些分子都以共同的強度和頻率往復振動(dòng)時(shí),它的作用力就不容輕視;聲波持續工作,灰粒與容器壁之間的結合力減弱到一定程度后,會(huì )導致疲勞破壞而疏松,使積灰松散脫離,或被氣流沖刷帶走,達到吹灰的目的。

聲波在容器內呈球面輻射,波速較高,聲波衰減小且反射性強,其作用是充滿(mǎn)空間,沒(méi)有死角,反復均勻地作用于容器表面。鋼鐵的聲阻(介質(zhì)的密度ρ和聲波在該介質(zhì)中的速率v的乘積ρv)遠大于空氣介質(zhì)的聲阻,一般情況下可以認為聲波在空氣和鋼鐵的界面發(fā)生了完全反射。波的傳播過(guò)程就是振動(dòng)的傳播過(guò)程,也就是能量的傳遞過(guò)程。介質(zhì)中的能量密度e,即單位體積中介質(zhì)的機械能,為單位體積中介質(zhì)的動(dòng)能ek與彈性勢能ep的和。對于簡(jiǎn)諧振動(dòng),單位體積中介質(zhì)的機械能為:e=ek+ep=ρA2ω2sin2ω(t-r/v),其中:ρ為介質(zhì)密度,A為振動(dòng)振幅,ω為角頻率(ω=2πf,f為振動(dòng)頻率),t為時(shí)間,r為距離,v為波的傳播速度。由此可見(jiàn),介質(zhì)中的能量密度和振幅的平方、頻率的平方、介質(zhì)的密度都成正比。平均能量密度為e=ρA2ω2。波源是能量的來(lái)源,能量沿著(zhù)波速的方向傳播。聲波吹灰是非接觸性吹灰,是以交變的、快速的、急劇的、反復的波動(dòng)形式傳遞能量。在介質(zhì)密度一定的情況下,介質(zhì)中的能量密度取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素,即聲波振幅和聲波頻率。這兩個(gè)因素也是聲波能夠吹灰的關(guān)鍵。

聲波振幅可以簡(jiǎn)單地看作是聲波的力量,而頻率表示空氣粒子單位時(shí)間內來(lái)回振動(dòng)的次數。聲波振幅越高,振動(dòng)頻率越大,聲波的作用就越強。但聲波的振幅也有一定的限度,振幅太高,聲波將泄露,會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。聲波頻率也是如此,聲波頻率太高,則聲波波長(cháng)變短,聲波的繞射能力就差,聲波衰減就快。但是如果頻率小于60Hz,聲波將可能破壞固體結構以及機械連接裝置。所以,聲波振幅和聲波頻率是衡量聲波吹灰效力的兩大要素,在一定范圍里,聲波強度和聲波頻率的值越高,則聲波吹灰的效力越強。

對于75Hz、147dB的聲波,在距聲源1m處的有效清灰范圍是4.5m,在12m處依然有效,有效清灰范圍為3.35m;而對于230Hz,147dB的聲波,在距聲源1m處的有效清灰范圍是1.4m,在6m處依然有效,有效清灰范圍為0.9m,在8m處就無(wú)效了。事實(shí)說(shuō)明了聲波頻率越高,聲波衰減越快。


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