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超聲反應(yīng)器的研究正處在蓬勃發(fā)展的階段，其研究領(lǐng)域在聲空化機理、測試方法、電聲效率研究，以及聲輻射面防侵蝕等方面已經(jīng)取得了一定的成果。但關(guān)于節(jié)能型聲反應(yīng)器的報道以及高性能聲反應(yīng)器的系統(tǒng)研究很少。除此之外傳統(tǒng)的駐波聲場工作時會引起聲空化效應(yīng)的不均勻（節(jié)點造成的），并且換能器的電聲效率通常只有 50%～60%。因此，研究高性能工業(yè)級超聲反應(yīng)器、節(jié)能型超聲反應(yīng)器、大功率高效型超聲換能器將是人們下一步的主要研究方向。其研究領(lǐng)域涵蓋力學(xué)學(xué)科、材料學(xué)科，機械學(xué)科，電子學(xué)科以及控制學(xué)科，要想大力發(fā)展聲反應(yīng)器的工業(yè)化應(yīng)用，就需要大量各方面人員共同努力，相信在不遠的將來高性能節(jié)能環(huán)保型工業(yè)級聲反應(yīng)器必會在我國乃至世界得到迅猛發(fā)展。
因此，本論文將主要研究以下兩方面的內(nèi)容：設(shè)計一種箱體式超聲反應(yīng)器，通過對其進行理論仿真分析以及實驗驗證，研究影響超聲反應(yīng)器能量效率的因素，提高超聲反應(yīng)器的能量利用率；設(shè)計一種散熱型超聲換能器，解決換能器的散熱問題，降低換能器的能量損耗，提高換能器的能量利用率以及使用壽命。
本論文的主要內(nèi)容為：
第一章 緒論。介紹聲化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展概況和研究進展，超聲反應(yīng)器的研究應(yīng)用進展。根據(jù)研究進展中存在的能量利用率問題確定本論文的研究意義和主要內(nèi)容。
第二章 箱體式超聲反應(yīng)器仿真計算。利用有限元分析軟件 COMSOL 分析超聲反應(yīng)器箱體中聲場的分布，研究箱體的結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作頻率、被處理液體的吸收系數(shù)對聲場分布，平均聲壓幅值以及非均勻性指數(shù)的影響；根據(jù)仿真結(jié)果確定實驗?zāi)Ｐ偷某叽纭?br /> 第三章 箱體式超聲反應(yīng)器的實驗研究。根據(jù)第二章仿真結(jié)果加工裝配箱體式超聲反應(yīng)器，搭建測試系統(tǒng)；研究非共振狀態(tài)下超聲反應(yīng)器的能量效率與輸入功率之間的變化以及聲輻射面對能量效率的影響；共振狀態(tài)下超聲反應(yīng)器的能量效率與輸入功率之間的變化關(guān)系，并確定超聲反應(yīng)器能量利用率最好時的輸入功率。
第四章 散熱型超聲換能器。由于換能器在工作時所產(chǎn)生的熱量不能有效的傳遞而影響換能器的工作效率而設(shè)計了一種散熱型超聲換能器，利用有限元軟件 COMSOL 仿真計算確定換能器的結(jié)構(gòu)尺寸以及散熱裝置的安裝位置；通過實驗研究散熱型換能器工作時的溫度、前蓋板表面的振動速度和振動位移變化曲線并與具有相同結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)換能器進行比較；研究不同的散熱片數(shù)目對換能器溫度變化的影響。
第五章 全文總結(jié)與展望。總結(jié)全文的主要研究工作及本論文的創(chuàng)新點，針對在研究過程中所存在的問題提出下一步的研究方向。