關(guān)于新型超聲波洗衣機(jī)的構(gòu)想

1、關(guān)于新式超聲波洗衣機(jī)的構(gòu)想 愛知中學(xué) 曹伯維 摘要：目前，市場上大多數(shù)的洗衣機(jī)皆是利用動(dòng)力洗衣除垢，在清洗的過程中，使用洗滌劑等化學(xué)物質(zhì)去漬，殘留較多，脫離了如今倡導(dǎo)的綠色生活。為此，研制了以超聲波和氣泡作為衣物清洗動(dòng)力的新型洗衣機(jī)。由于超聲波的一些特性，可以有效的去除衣物表面的污染物。加之于泡沫對(duì)污漬的溶解作用以及氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生的能量充當(dāng)摩擦去漬的動(dòng)能使得超聲波可以很好地應(yīng)用到生活中衣物污漬的洗滌，也減少了洗滌劑的使用，保護(hù)了環(huán)境，生活更綠色。同時(shí)，超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)引起的各種物理反應(yīng)，能夠有效的破壞細(xì)菌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌失去活性，起到滅菌的作用。關(guān)鍵詞：超聲波、超聲振動(dòng)、氣泡、洗衣設(shè)

2、備、滅菌如今大多數(shù)的洗衣機(jī)皆是利用電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能洗衣除垢，在清洗的過程中，不但會(huì)出現(xiàn)清洗不干凈問題，還存在對(duì)洗滌劑的去除不充分問題，易有較多殘留，且任何洗滌劑中或多或少均含化學(xué)物質(zhì)，甚至有些化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體皮膚本身是有害。洗滌劑中的磷等化學(xué)物質(zhì)，對(duì)于水質(zhì)本身也是一種污染，脫離了如今倡導(dǎo)的綠色生活。利用超聲波本身的特性，結(jié)合現(xiàn)今已有的超聲波洗滌原理，研制出以超聲波和氣泡作為衣物清洗動(dòng)力的新型洗衣機(jī)。由于超聲波的穩(wěn)態(tài)空化、瞬態(tài)空化、微聲流、微射流和自身高頻振蕩可以有效的去除衣物表面的污染物。同時(shí)，加之于泡沫對(duì)污漬的溶解作用，當(dāng)氣泡產(chǎn)生和破滅時(shí)產(chǎn)生的氣蝕和氣流引起水的翻滾、旋轉(zhuǎn)等攪動(dòng)能最為有效動(dòng)能可高

3、效的清除衣物纖維表面以及內(nèi)部的污漬。設(shè)計(jì)制造以超聲波和氣泡為清洗動(dòng)力的新式洗衣機(jī)， 從理論上講超聲波的滅菌作用也得以應(yīng)用。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)的超聲空化引起的高溫效應(yīng)、高壓效應(yīng)和放電效應(yīng)能破壞細(xì)菌的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌失去生物活性，從而起到滅菌作用。1 利用超聲波清洗的原理（一）原理 新型超聲波洗衣機(jī)與現(xiàn)已有的超聲波清洗工件的原理大致相似，將超聲發(fā)生器發(fā)出的電信號(hào), 利用能夠發(fā)射或者接收超聲波的超聲換能器。將超聲波這種聲能轉(zhuǎn)換成另一種形式的動(dòng)能來清洗衣物上的污漬。通過超聲換能器轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)并引入清洗液體內(nèi), 在超聲作用下使污垢脫落, 達(dá)到清洗目的。清洗機(jī)器的主要構(gòu)成部分是超聲換能器 ,

4、利用來自超聲發(fā)生器輸出的電能,在對(duì)應(yīng)方向上產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng), 發(fā)出超聲波。在盛有清洗液體的清洗機(jī)內(nèi)引入超聲波后, 液體中會(huì)產(chǎn)生許多微氣泡, 形成超聲空化、乳化及攪拌作用達(dá)到清洗目的。 超聲空化作用在固體和液體界面上所產(chǎn)生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層，增加攪拌作用，加快可溶性污物的溶解。此外，水本身的振動(dòng)還會(huì)對(duì)清洗工作做出很大的貢獻(xiàn)。超聲波在液體中傳播時(shí)，它將引起質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，使得衣物表面的污物物受到液體的沖擊。在實(shí)際的清洗過程中，超聲清洗是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。包括超聲波本身所具有的能量作用，氣泡破滅時(shí)放出的能量作用(即超聲空化作用、超聲空化二階效應(yīng)產(chǎn)生的微聲流的洗刷作用以及超聲空化在固體和液體界

5、面所產(chǎn)生的高速微射流的沖擊作用)以及超聲波對(duì)液體媒質(zhì)的攪拌流動(dòng)作用等。 超聲波的擦洗工作主要由出現(xiàn)在被清洗衣物的纖維表面的或者附近的氣泡。具體的清洗過程則因衣物纖維上的污染物的性質(zhì)不同而不同。衣物表面的污染物主要有油漬、塵土、固體粘黏物、汗?jié)n等。如果衣物上的污漬是不可溶解的，超聲波的穩(wěn)態(tài)空化和微聲流可以在纖維表面處提供一種溶解機(jī)制而使污染物溶解，在污染物層和纖維表面之間形成的穩(wěn)態(tài)空化泡會(huì)使附著的污染物脫落。同時(shí)穩(wěn)態(tài)空化和微聲流有助于在水溶液中將衣物上的油漬、食物殘留脂質(zhì)等油脂類污染物乳化，從而使之脫落。（二）影響因素 超聲波清洗效果的好壞，一部分取決于超聲清洗設(shè)備本身的性能，一部分與所要清洗污

6、漬的性質(zhì)等有關(guān)。超聲空化強(qiáng)弱和超聲波的頻率、功率、清洗液體的表面張力、溫度和流變特性等有關(guān)。其次超聲波清洗污漬的質(zhì)量和速度, 在一定程度上也與清洗液體有關(guān), 可以改變或者改善水的性質(zhì)，如水的酸堿性來加速清洗的過程和改善清洗的質(zhì)量，還可以改變水溫和聲波頻率的因素。二氣泡清洗的作用（一）原理 將一定速度的氣流射入清洗機(jī)器時(shí)，將引起清洗液的翻滾，使清洗液產(chǎn)生很強(qiáng)的動(dòng)能，使衣物隨清洗液體的不斷攪動(dòng)而做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，從而使衣物纖維表面上的污染物能夠脫落。存在于液體中的微小氣泡在聲音的作用下震動(dòng)，當(dāng)達(dá)到一定的聲壓時(shí)，氣泡將會(huì)變大，直至破滅，而氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生的能量，破壞不溶解污染物，使它們分散至清洗介質(zhì)中，

7、氣泡振動(dòng)的同時(shí)，對(duì)衣物表面進(jìn)行摩擦沖洗，將滲入纖維內(nèi)部的污漬振動(dòng)脫落。鑒于此，如果在液體中人為產(chǎn)生一定強(qiáng)度、一定大小的氣泡，利用氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械力以及氣流引起液體的漩渦、旋轉(zhuǎn)等物理現(xiàn)象作為清洗的動(dòng)力，就可以達(dá)到去除衣物纖維表面和內(nèi)部粘黏污染物的目的。 （二）影響因素 氣泡清洗效果的好壞與清洗液自身性質(zhì)、通入清洗槽中的氣體流量和衣物上污漬的自身性質(zhì)有關(guān)。通過管道進(jìn)入清洗液體中的氣體流量的大小直接影響清洗液體中氣泡的多少和氣流的流速，從而影響清洗液體中氣泡破滅時(shí)能量的釋放和清洗液體的攪動(dòng)程度和效果。3 超聲波滅菌作用（一）滅菌作用超聲波具有滅菌的作用。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)的超聲空化引起的高

8、溫效應(yīng)、壓力效應(yīng)、放電效應(yīng)、機(jī)械攪拌、乳化和凝聚等現(xiàn)象能滲透到細(xì)菌的內(nèi)部組織，從而使細(xì)菌失去生物活性。因此，在用以清洗衣物的同時(shí)起到可以殺菌消毒。（二）超聲波清洗的優(yōu)點(diǎn) 超聲波清洗作為一種先進(jìn)、高效的清洗技術(shù)，在許多的領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 超聲波清洗具有諸多特點(diǎn):1.超聲波清洗速度快、功效高。對(duì)于外形結(jié)構(gòu)與硬度不定且具有狹小縫隙東西（如纖維）可用超聲波清洗法徹底清洗干凈。 2.超聲波清洗本省可大大提高被清洗物表面的潔凈程度，因此超聲波清洗在近代電子、航空、宇航等高尖端科技發(fā)展中也發(fā)揮了重要的作用。3.超聲波清洗的連續(xù)自動(dòng)化，可大大降低清洗的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力物力。4.超聲波清洗不但具有

9、成本低、效率高、清洗質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),還具有耗電量少的優(yōu)點(diǎn)，縮減了成，節(jié)約了能源。 5.利用超聲波的物理去漬法，減少洗滌劑的使用，保護(hù)了環(huán)境，減少了污染，同時(shí)也減少了衣物上殘留的化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體本身的傷害，達(dá)到綠色生活的標(biāo)準(zhǔn)。四新型超聲波洗衣機(jī)設(shè)備大致的構(gòu)成新型超聲波洗衣機(jī)主要由超聲波發(fā)生器，超聲換能器和清洗容器三部分構(gòu)成。超聲波發(fā)生器將電能轉(zhuǎn)換成超聲頻電能并饋送給超聲換能器，超聲換能器將高頻電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成同頻率的機(jī)械振動(dòng)，并通過清洗機(jī)身底板向清洗液體中輻射超聲波。一般被清洗衣物放在內(nèi)置專用網(wǎng)孔框中，加入水作為清洗介質(zhì)，避免被清洗物直接壓在清洗容器底板上。洗衣機(jī)機(jī)身內(nèi)部一般用耐腐蝕并且透聲的不銹鋼

10、板制成。超聲換能器通常用專用膠直接粘在清洗容器底板上，或者根據(jù)清洗要求粘在清洗容器壁上。根據(jù)不同的清洗要求，清洗容器內(nèi)部上還可以安裝加熱烘干裝置和溫控裝置以及循環(huán)過濾等附加設(shè)備。 五新型超聲波洗衣機(jī)存在的待解決問題 雖然超聲波清洗具有許多優(yōu)點(diǎn)，但該方法具有噪聲大，超聲換能器容易損壞，而且研究發(fā)現(xiàn)超聲波還具有方向性，各個(gè)方向清洗的效果不盡相同。超聲波是聲波的一種，因而存在波的衍射，折射和反射現(xiàn)象。有些地方入射波和反射波相互疊加振動(dòng)最強(qiáng)清洗效果好，有些地方入射波和反射波相互抵消清洗效果差，因而存在清洗的不均勻現(xiàn)象，在氣泡摩擦清洗釋放能量的同時(shí)，對(duì)衣物的破壞性不可避免，除此之外，還有其他可能會(huì)發(fā)生的問題。因此，為了更好的發(fā)揮超聲波在清洗衣物污漬方面的優(yōu)勢，還需要做很多的工作以及努力，使得超聲波能在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，在更多的方面服務(wù)于提高生活質(zhì)量，造福人類。參考文獻(xiàn)：【1】 李雅麗.超聲波清洗的原理和實(shí)際應(yīng)用.清