[发明专利]超声波防止液体冻结技术

说明书

本发明涉及一种利用超声波有效的防止液体冻结技术

超声波是一种机械波，目前超声波广泛应用于医学检测，工业无损探伤、清洗，化学化工行业中超声萃取等。而利用超声波防止液体冻结特别是对易燃易爆液体在寒冷的季节里冻结造成使用不便，是一项新课题。

众所周知，液体的冻结是由于液体分子有晶格能，当液体分子的热运动能量小于液体分子的晶格能时，液体分子就会受晶格能的作用，有规律地排列在一起，形成结晶，即液体被冻结。当超声波作用于液体上时，介质粒子处于约10⁴g的加速度交替周期波动中，波的压缩和稀疏作用使液体分子之间形成负压相和过压相，从而是借助于分子间作用力连在一起的液体被“撕裂”，导致在液体分子间微小空穴的瞬间形成和消失，这就是超声波的“空化”作用。本发明就是利用了超声波的空化作用有效的防止各种液体特别是易燃易爆液体在低温时冻结。

本发明目的在于，研制的超声波防止液体冻结技术，是利用了超声波的“空化”作用，由超声波发生器主机将超声波信号通过导线传输到超声波换能器上，然后再由换能器向液体释放出超声波，波的压缩和稀疏作用使液体分子之间形成负压相和过压相，导致在液体分子间微小空穴的瞬间形成和消失。也就是说，水溶液结冰的原因是低温使水分子的热运动能量低于分子的晶格能，因而水分子就开始形成结晶。向液体中释放超声波后，由于超声波对液体分子施加了作用力，使液体分子的热运动能量大于分子的晶格能，因而不会出现结晶。该技术与加热法相比具有：在达到同样的防冻效果的前提下，超声波防冻的功耗要比常规加热功耗小；超声波对液体中已生成的微小接近的再溶解性要比加热法好；加热法会造成在加热器件附近的液体分子因局部过热而分解，超声波防冻技术则不存在这个问题。

本发明所述的超声波防止液体冻结技术，是利用超声波的空化作用，可有效地防止液体在低温时冻结凝固。该技术为首先确定超声波功率和频率，将超声波发生器主机安装在液体容器的外表面；超声波换能器放在液体容器内，在由超声波发生器主机将超声波信号通过导线传输到超声波换能器上，然后再由换能器向液体释放出超声波，波的压缩和稀疏作用使液体分子之间形成负压相和过压相，导致在液体分子间微小空穴的瞬间形成和消失。

参见附图

图1为本发明示意图

图2为本发明原理框图

在图2原理框图中电源、整流、功率震荡、匹配四部分组成超声波发生器的主机，其主机与换能器之间由导线连接。

实施例1

超声波功率对水防冻效果

首先确定超声波对水的输出频率为10-30KHZ，设定温度为-0℃-40℃，将超声波发生器主机安装在液体容器的外表面；超声波换能器放在液体容器内，在由超声波发生器主机将超声波信号通过导线传输到超声波换能器上，然后再由换能器向液体释放出超声波。其结果见表：

从表中看出超声波功率越大，其防冻效果越好。

实施例2  超声波频率对水溶液防冻效果

首先确定超声波对水溶液的输出功率0-100W，时间0.5-5小时，将超声波发生器主机安装在液体容器的外表面；超声波换能器放在液体容器内，在由超声波发生器主机将超声波信号通过导线传输到超声波换能器上，然后再由换能器向液体释放出超声波。其结果见表：

从表中看出低频率的超声波要比高频率的超声波防冻效果好。