CALCULATION OF CYLINDER ULTRASONIC CAVITATION CELLS EXCITED AT THE FUNDAMENTAL MODE OF THE RADIAL OSCILLATIONS

Андрей Валерьевич Мовчанюк

Abstract


Purpose. Developing the method for calculating the ultrasonic resonant cavitation cells with radial fluctuations of the cell walls is presented.

Design/methodology/approach. The solution of the wave equation for the fluid that fills the inner volume of the cavitation chamber is analyzed. It is found that the maximum value of sound pressure is on the cavitator axis.

The distribution of the cavitation area coincides with the distribution of sound pressure in the internal volume of the cavitation cell. The distribution of sound pressure is determined by acoustic parameters of the process fluid, cavitator geometric dimensions and operating frequency. It is proposed to consider the cell as equivalent thin ring for cavitator geometric dimensions calculating. This assumption makes it possible to use Tymoshenko engineering formulas for rings fluctuations calculating. Ratio between the sound speed in the material of tubular cavitator ring and process fluid is received by the analysis. In the result two calculation methods are given allowing to calculate the cavitator geometric dimensions at various initial conditions.

Findings. The methods of calculating the geometric dimensions of resonant type cavitation cells with resonant vibrations of the walls are developed.

Originality/value. The proposed method of calculation allows to design the ultrasonic cavitation resonant cells with resonance type with radial fluctuations of the cell walls. Design can be carried out based on the given operating frequency or cavitator diameter.


Keywords


ultrasonic cavitation treatment; tubular cavitator; ultrasonic cavitation; ultrasonic processing equipment.

References


Luhovskoi A.F. Ultrazvukovaia kavytatsyia v sovremennыkh tekhnolohyiakh. A.F. Luhovskoi, N.V. Chukhraev. Kyiv: Vydavnycho–polihrafichnyi tsentr «Kyivskyi universytet», 2007. 244 pp. Elpyner Y.E. Ultrazvuk. Fyzyko–khymycheskoe y byolohycheskoe deistvye. Y.E. Эlpyner. Moscow: Fyzmatyz, 1963. 430 p.

Khmelev V.N. Ultrazvukovыe mnohofunktsyonalnыe y spetsyalyzyrovannыe apparatы dlia yntensyfykatsyy tekhnolohycheskykh protsessov v promыshlennosty, selskom y domashnem khoziaistve. V.N. Khmelev, H.V. Leonov, R.V. Barsukov, S.N. Tsыhanok, A.V. Shalunov. Byisk.: Yzd-vo Alt. hos. tekhn. un-ta BTY, 2007. 400 p.

Movchaniuk A.V. Metodyka rascheta konycheskykh ultrazvukovыkh kavytatsyonnыkh kmer. A.V. Movchaniuk. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut». Seriia mashynobuduvannia. Kyiv, 2015. Vyp. 72. pp. 104 – 108.

Luhovskoi A.F. Yssledovanye rabotы ultrazvukovoho trubchatoho kavytatora v rezhyme radyalnыkh kolebanyi. A.F. Luhovskoi, A.V. Movchaniuk, Y.A. Hryshko. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut». Seriia mashynobuduvannia. Kyiv, 2010. Vyp. 59. pp. 285 – 287.

Lependyn L. F. Akustyka: Ucheb. Posobye dlia vtuzov. L. F. Lependyn. Moskva: Vissh. Shkola, 1978. 448p.

Tymoshenko S. P. Kolebanyia v ynzhenernom dele. Per. s. anhl. L.H. Korneichuka; Pod. red. Э.Y. Hryholiuka. S. P. Tymoshenko, D. Kh. Yanh, U. Uyver. Moskva: Mashynostroenye, 1985. 472p.


GOST Style Citations


Луговской А.Ф. Ультразвуковая кавитация в современных технологиях / А.Ф. Луговской, Н.В. Чухраев. – К.: Видавничо–поліграфічний центр «Київський університет», 2007. – 244 с.

Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико–химическое и биологическое действие / И.Е. Эльпинер. – М.: Физматиз, 1963. – 430 с.

Хмелев В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, Г.В. Леонов, Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок, А.В. Шалунов. – Бийск.: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та БТИ, 2007. – 400 с.

Мовчанюк А.В. Методика расчета конических ультразвуковых кавитационных кмер / А.В. Мовчанюк // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія машинобудування. – Київ, 2015. – Вип. 72. – С. 104 – 108.

Луговской А.Ф. Исследование работы ультразвукового трубчатого кавитатора в режиме радиальных колебаний / А.Ф. Луговской, А.В. Мовчанюк, И.А. Гришко // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія машинобудування. – Київ, 2010. – Вип. 59. – С. 285 – 287.

Лепендин Л. Ф. Акустика: Учеб. Пособие для втузов / Л. Ф. Лепендин. – Москва: Высш. Школа, 1978. – 448 с.

Тимошенко С. П. Колебания в инженерном деле/Пер. с. англ. Л.Г. Корнейчука; Под. ред. Э.И. Григолюка / С. П. Тимошенко, Д. Х. Янг, У. Уивер. – Москва: Машиностроение, 1985. – 472 с.





DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2305-9001.2015.74.51079

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 Mechanics and Advanced Technologies