Vznik kavitačních bublin ve vodě působením intenzivních ultrazvukových vln a praktické využití kavitačních bublin v procesu extrakce

Bc. Miloš Houžvička

Master's thesis

The formation of cavitation bubbles in water by the action of intense ultrasonic waves and the practical use of cavitation bubbles in the extraction process

Anotácia:

Kavitace je obecně definována jako vznik, následný růst a kolaps dutin v kapalině generovaných několika různými způsoby, což vede k velmi vysokým lokálním hustotám energie. Kavitace je spojována s obrovským potenciálem pro intenzifikaci některých fyzikálních nebo chemických procesů energeticky účinným způsobem. Vyhledáváním a podrobným studiem dostupné literatury k tématu (především kavitační procesy ve vodě generované pomocí ultrazvukových intenzivních vln) jsem popsal důvody a mechanismy vzniku kavitačních bublin, včetně role ultrazvukových vln v tomto procesu. Při studiu dostupné literatury jsem se zaměřil hlavně na Rusko-jazyčné zdroje vzhledem k tradičně vysoké úrovni ruské vědy. Na základě analýzy vlivu akustických parametrů a charakteristik kavitačních procesů bylo zjištěno, že účinnost všech procesů provázejících kavitaci závisí na akustickém tlaku v kapalině vznikajícím při zhroucení kavitačních bublin a na jejich počtu. Obecně je hodnota akustického tlaku určena parametry obsahu plynu a závisí také na teplotě kapaliny. Tato práce poskytuje také přehled různých aplikací kavitačních procesů i se dotýká negativního vlivu kavitace známého jako kavitační eroze.

Abstract:

Cavitation is generally defined as the formation, subsequent growth and collapse of cavities in a fluid generated in several different ways, leading to very high local energy densities. Cavitation is associated with a huge potential for intensifying certain physical or chemical processes in an energy-efficient manner. By searching and studying in detail the available literature on the topic (mainly cavitation processes in water generated by ultrasonic intensity waves), I have described the reasons and mechanisms of cavitation bubble formation, including the role of ultrasonic waves in this process. In studying the available literature I focused mainly on Russian-language sources due to the traditionally high level of Russian science. On the basis of the analysis of the influence of acoustic parameters and characteristics of cavitation processes, it was found that the efficiency of all processes accompanying cavitation depends on the acoustic pressure in the liquid generated during the collapse of cavitation bubbles and on their number. In general, the value of the acoustic pressure is determined by the gas content parameters and also depends on the temperature of the liquid. This paper also provides an overview of various applications of cavitation processes as well as touches on the negative effect of cavitation known as cavitation erosion.

Kľúčové slová

kavitační bubliny, ultrazvukové vlny, eroze, proudění kapalin

Keywords

cavitation bubbles, ultrasonic waves, erosion, fluid flow

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 5. 2023
• Vedúci: doc. Mgr. Marek Vach, Ph.D.
• Oponent: Roman Holakovský, Bc., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / odbor:
Landscape Engineering / Regional Environmental Administration