上一篇博文讨论了很多可能场所对空化气泡形成的可能影响，以至于没有足够的能量可以供足够多的气泡生长到足以发生内爆的大小。  这带来了一个问题，即反过来也是可能的。  简而言之，如果并没有足够的空化“种子”可用的话是不是也会如此。  这个问题的答案是“是”，尽管这一前提条件获得了很多支持，但在工业清洗应用中这很少会成为一个问题。 我们可以立刻想到的一个例子便是在逆向渗透 (RO) 和去离子化处理所得超纯水中形成空化时所面临的困难。  逆向渗透能够去除非常小的颗粒物（小到分子级），而去离子化则能够将可能存在的离子除去。  所带来的结果便是我们在工业清洗中能够遇到的最纯净的水。 注 – 一种常见的错误观点是“蒸馏水”是最纯净的水。 实际上，虽然蒸馏水中的有机物和颗粒物含量非常低，但很可能还含有溶解的气体和溶解的固体。 在例如必须避免有机污染物和致病污染物的医疗应用中必须要用到蒸馏水。 但除了医疗领域外，蒸馏水在工业清洗领域几乎用不到。   通常，经过逆向渗透和 / 或去离子化处理的水具有更优的性能，且比蒸馏水更具经济性。

2010 年，Kaijo Corporation (US 7,726,325) 公司获得了一项关于对液体进行有效和快速“脱气”的专利。  简单来说，这一过程涉及到了使液体以足够速度流经一个限流点（例如管道收窄处），利用这一限流点导致下游液体稀薄（伯努利原理）进而产生负压，再利用这种负压将溶解的气体从液体中除去。  如此提取出的气体形成足够大小的气泡，使其受到充分浮力而上升至液体表面，不再被重新吸收进入液体。 这一理念引起超声波清洗行业的浓厚兴趣，因为溶解在液体中的气体对于超声波空化有不利影响。  一般情况下，超声波处理水箱中的新鲜液体在使用之前会先“脱气”，以实现最佳空化效果。  根据水箱大小不同和包括温度和化学药剂等因素的影响，脱气过程可能耗时几分钟到数小时，通常也会利用超声波能量来加快这一过程。  另外，添加化学药剂能够显著且肉眼可见地加快液体的除气速度。  使用新工艺的必然优势是，能够将液体先脱气再输送至工艺水箱，从而显著降低甚至消除使用常规方法进行后续脱气的需要。  这有可能在水箱显著减少水箱重新注水时间。  这种设备设计也可用于闭环系统中，在长期使用期间能够将液体中的溶解气体维持在较低水平。

这个讨论话题本质上有点轶事的感觉，因为我在实验室里尝试证明下文所说的效应时，并没有得到什么决定性的结论。  但我确实在 50 多年的时间里多次看到这种现象发生，所以还是有一些可信度。  说到这里读者可能会纳闷这个人说的是什么神秘东西？  实际上，我说的是空化过度的可能原因和影响！  是的，过度 – 你敢相信吗？ 一个受到广泛认可的观点是超声波清洗需要在内爆过程中形成大量的空化气泡并使之崩塌。  但我们也知道空化气泡在存在能够弱化液体结构的“种子”处更容易形成。  这些空化“种子”可能是分子连接中的薄弱之处，但更可能是因异物而在液体中造成的不连续点。 注 – 我们根据经验得知超纯水（通常为去离子水）十分难以空化。 导致这一困难的是缺乏空化气泡生成和成长所需的“种子”。 这里的前提条件是“种子”过多可能导致形成过多的空化气泡，因为有如此之多的气泡，导致没有能量支持足够数量的气泡生长到可以导致内爆的大小。  而这反过来会抑制甚至扼杀超声波效应。 请允许我举几个实际生活中的例子。

上篇博文讨论了使用例如‘瓦每加仑’这种计量单位来描述超声波清洗系统的功率和可能总体效率的不恰当之处。  超声波的根本在于能量，但只有那些生成了能够剧烈内爆的空化气泡的能量才能计入。  继续深入之前，我认为读者应当了解到我们为超声波清洗箱提供的那些能量发生了什么。  能量的大部分最终转化为了热量，剩余那部分（仅有 1%）以声音的形式传播了出去。  热量虽然在清洗方面可能有所帮助，但在超声波清洗系统中不是我们的主要目标。  空化和内爆是声波转化为热能的一种途径，但还存在其他有用程度不如这种的转化途径。 超声波清洗系统中能量向热量的转化过程由超声波发生器启动。  超声波发生器电路所使用的部件有变压器、电感器、电容器、电阻器和固态开关装置，所有这些的效率都是有限的，这导致了热量的产生和扩散。  在大多数情况下，会利用散热器（有时也会配风扇）来通过热传递和辐射将热量散发出去。  尽管人们进行了种种尝试来将发生器中的能量损耗降低到最低水平，但仍无法避免地存在一些损耗。 发生器之后便是用于连接至超声波换能器的传输线路。  随着频率的升高，内部能量损耗不可避免地会出现，这是因为高频电的传导方式与普通的 60 赫兹家用电有所不同。  同轴电缆能够减少损耗，但是，在能量抵达超声波换能器之前，还是会发生一些损耗。  这部分损耗能量的绝大部分也转化为了热量。

在前面几篇博文中，对空化的讨论非常多。  但我有一点忘了在这些文章中提及，那就是并不是所有的空化都能够带来加强清洗效果所需要的效应——这种效应也就是空化气泡以内爆形式剧烈崩塌。  继续阅读之前，请花点时间观看一下这段 YouTube 视频，这段视频演示了空化气泡崩塌带来的超声波内爆所产生的惊人能量。 是不是很令人惊叹！  下次我和我的呆瓜朋友们去野外轰趴时必须尝试一下这个！  但现在让我们继续聊科学。 正如在空化 101 中讨论的那样，空化气泡是当在外力作用下超出液体拉伸强度时形成的。  外力可以是船舶螺旋桨后缘的尾迹，可以是视频中所示的快速运动，或者，在超声波应用中，声波通过时产生的稀疏作用。  空化气泡实际上是被困在液体中的负压腔。  这导致了一个低压区域（气泡）的形成。

净室是众多制造工艺不可或缺的重要部分。 净室的作用是提供一个不含空气污染物（包括常见的粉尘、气溶胶、颗粒物和其它在我们周围无处不在的污染物）的环境。 尽管我们在日常生活中并没有意识到这些污染物，但我们大多数人都曾想要知道，在黑暗的房间中有阳光透过窗户射进来时或明亮的聚光灯照射时，在光柱里所看到的那些东西到底有多少。 空气中的这些污染物会对光学、半导体和其它产品的关键制造过程造成严重的不利影响，必须通过将这些污染物排除在制造区域之外的方式来消除这种影响。 另一方面，净室也被用于控制和防止那些化学品和药物等制造过程中生物危害物和毒素等物质的释放，以及诸如传染病病毒释放等情况。 这种情况下的目标是控制这些可能在空气中漂浮的物质而不是将其清除。

人们在成长过程中总会反思自己的生活和事业，询问自己“我是如何变成这样的？”。  我在这世上已活了 70 多年了，我坚信，除了婴儿时期，我可能一生都是一位工程师。  我不觉得这是一种选择或一种坚持，而是一种“召唤”，虽然有用处，也可能在日常生活中成为一种“诅咒”。 我童年早期的第一段记忆便是与工程师的好奇心有关的一段记忆。  在那时候（1940 年代后期），还有那种两端都配公接头的电缆，接头上面有两个无保护的尖头从两端伸出来。  有一些电器上配备的是母接头，墙上插座也是母接头，这种两端都是公接头的电缆就是用来将这两者连接到一起。  好吧，我那时是个好奇的孩子，不知从哪找到了一根两端都是公接头的电缆，将一端插入到了电炉上的插口中。  另一端呢，现在已经带电了，不知怎么就和炉子底部笼屉里的金属锅碰在了一起。  是的，到处都是电火花！  这可把我母亲吓坏了，当然我也害怕了。  尽管我不记得后来是否还尝试干过这种事，但我接下来的一生中都在一次又一次地冒险推动着我的工程好奇心极限。