Hartmannův generátor

Hartmannův generátor je jednou z odrůd plynového tryskového emitoru zvuku a ultrazvukových vln. Pojmenován po svém vynálezci, dánském vědci Juliu Hartmannovi ( Dan. Julius Hartmann ) [1] [2] . Používá se pro zintenzivnění procesů přenosu tepla a hmoty v ultrazvukovém poli, pro koagulaci aerosolů, odpěňování, rozprašování kapalin atd. [3] .

Popis

Generátor je kulatá, mírně se zužující tryska, před kterou je koaxiálně umístěn válcový rezonátor, nasměrovaný otevřeným koncem k proudu plynu [3] . Jeho práce je založena na vzniku nestabilního režimu proudění nadzvukového podexpandovaného výtrysku při jeho zpomalení dutým rezonátorem [3] . Pro vybuzení vlastních kmitů v trysce, doprovázených kmitáním rázových vln a emisí mohutných akustických vln, musí být přerušení rezonátoru umístěno v tzv. zóně nestability - v oblasti s kladným podélným statickým tlakovým gradientem 1. (nebo druhá) trysková hlaveň [3] .

Během provozu generátoru je plyn v trysce pod tlakem vyšším než 0,2 MN/m² a vytéká odtud nadzvukovou rychlostí, v důsledku čehož dochází ve vytvořeném proudu plynu ke kompresním a zřeďovacím vlnám. Když je rezonátor umístěn v určité vzdálenosti, vydává se zvuk a ultrazvukové vlny. Frekvence zvuku závisí na vzdálenosti mezi tryskou a rezonátorem a na velikosti rezonátoru. Ideální podmínky pro vyzařování jsou dosaženy, když jsou průměr výstupu trysky, průměr otvoru rezonátoru a délka rezonátoru stejné [2] . Frekvence generování je dána také rychlostí zvuku ve vyfukovaném plynu [3] .

Akustický výkon při záření dosahuje v průměru několika desítek wattů. Při vhánění stlačeného vzduchu tryskou z válce nebo kompresoru je možné získat zvuk o frekvenci 1 až 49 kHz, při použití plynů s vysokou rychlostí zvuku se dosahuje frekvencí až 180 kHz [3] , při použití vodíku je možné dosáhnout i frekvence 500 kHz [2] . Při nízkých frekvencích zvuku je možné získat výkony několik stovek wattů a s rostoucí frekvencí akustický výkon klesá: při frekvenci 50 až 60 kHz nepřesahuje 1 W. Účinnost Hartmannova generátoru jako celku nepřesahuje 4–5 % (charakteristický kmitočet 100 kHz) [4] , lze ji však zvýšit na 7–9 % zvětšením průměru rezonátoru a instalací trysky s velkým kuželem úhel (od 60 do 75°) [3] .

Poznámky

  1. Julius Hartmann. Osobní záznam  (dánština)
  2. 1 2 3 Hartmannův generátor // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Encyklopedie fyziky a techniky. Hartmannův generátor . Staženo 9. srpna 2020. Archivováno z originálu 6. února 2020.
  4. Základní modely ultrazvukových generátorů pro použití ve vzduchu Archivováno 17. května 2021 na Wayback Machine  

Literatura