去除颗粒物的尺寸与超声波频率

因为超声波清洗机的工作频率范围包含从 20kHz 到 250kHz 以上，且在单台超声波清洗机上也可使用多个频率，因此，用户自然就会有一个疑问：最佳频率是多少？或在他们的清洗应用中，应使用的频率是多少？最流行且最受追捧的一个观点是：最佳工作频率依据去除颗粒物的尺寸而定。尽管这一理论得到了物理定律的支持，如博文《频率对去除颗粒物的影响》和博文中引用的其他文章所示，但在已发表的文献中，只有一个文献中记载的实例通过实验验证了这一点。该实例出现在 Jonathan Harman 和 Edward W. Lamm 于 2002 年在“清洗技术”研讨会论文集上发表的题为《超声波频率对去除颗粒物的影响》一文中。尽管缺乏严格的验证，但是该观点中所述的关系肯定是存在的。

下表以各种迭代形式广泛发布，并将频率与去除颗粒物的尺寸以及特定的应用范围相关联。

尽管内容还不完整，但是在去除颗粒物时，可参考此表中的值作为初始频率值。从逻辑上讲，只能通过高压喷水清洗去除大量污染物或非常大的颗粒物（例如，沙粒大小的颗粒物），以及诸如结块的油污、油脂和道路污垢等其他污染物的大量堆积物。需要通过位移的方式有效去除这些污染物，而这超出了超声波的能力和实用性范围。因为污染物会逐层腐蚀，因此，通过超声波的方式去除大量污染物通常是一个很漫长的过程。此外，大量污染物会使清洗槽快速结垢，从而降低超声波的总体流程效率。而在另一方面，使用高压喷水清洗的速度较快，会将去除的污染物与清洗溶剂一起排出，直接进行处置，或是在使用喷水清洗时，可以先过滤，然后再重新使用。如果需要使用超声波，但污染水平较高，则建议先使用高压喷水清洗进行预清洗。

上表有一个有大的弊端，就是它几乎只适用于颗粒物的清除。在现实世界中，颗粒物通常伴随有其他许多可溶污染物，这会大大改变这种关系。例如，被动物脂肪或蜡固定的较小颗粒物，磨光剂就是其中一个示例。有证据表明，在溶解可溶污染物时，超声波频率越低，越有效。因此，尽管颗粒物尺寸很小，但是较低的频率可能会提供更好的整体清洗效果。在极端情况下，为了达到理想效果，可能会采取由低到高的频率组合。尽管尚不明确任何有关评估“频率与去除可溶污染物”的研究，但是，根据轶事证据和关于有效去除可溶性材料与频率之间存在正相关关系的重复实例，很难说这两者之间没有任何关系。只是我尚不知道这种关系到底是什么，适用于哪些地方，或如何进行预测。

迄今为止，我们仍需根据经验和“实验结论”反复尝试选择最有效的超声波清洗频率。我认为，通过更精确、更科学地结合这些关系，可使超声波届受益。如果在整个过程中有所遗漏，并且已通过科学方式建立这种关系，我将很乐意通过此论坛报告您的发现。