物理实验论文

2016—2017学年第一学期

超声雾化的改进与创新

学校名称: 沈阳科技学院

专业班级: 生物工程1501

学生姓名及学号:

郑晗 154320121

房靖钧 154320122

屈博 154320123

孟洋 154320124

指导教师: 韩晓静

超声雾化的改进与创新

关键字：超声；雾化；加湿器；

摘要：超声雾化在生活中的实际应用

一、引言

超声雾化不需加热或添加任何化学试剂，与加热雾化方式比较，能源

节省了90%。在正确的使用情况下，雾化片的使用寿命很长，且极

易更换。另外在雾化过程中将释放大量的负离子,其与空气中漂浮的

烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，同时还能有效去除甲醛、

一氧化碳、细菌等有害物质，使空气得到净化，减少疾病的发生。

二、设计原理

超声波雾化采用一定的稳定电压震荡出频率，震荡的频率有1.7Mhz

与2.4Mhz，超过了人体耳朵的听觉范围，此频率震荡的频率对人体

及动物无任何伤害，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构

打散而产生水雾，并通过风扇将雾化的水汽吹出壳体形成飘逸自然的

水汽，从而达到加湿空气的效果。

三、演示实验

（一）实验目的

原始电热式加湿器耗能大、效率低，通过实验研究超声雾化，利用超声雾化设计超声雾化加湿器，设计比原始加湿器更节能、更高效的超声雾化加湿器。实验室中的超声雾化装置太过老旧笨重，所以该装置可在生活中应用的同时也可以成为在实验室中演示更绚丽多彩的物理现象的实验装置，为同学讲解物理在实际生活中的应用，增加同学对物理的兴趣、加深学生对超声雾化的理解。

（二）实验原理

超声具有雾化作用。由于超声频率高、功率大，可引起液体的疏密变化，使得液体时而受压、时而受拉。在含有气泡或杂质的地方，液体收到的拉力作用就会断裂，产生近似真空的小空穴。液体在压缩的过程中空穴被压缩到极限时发生崩溃，这时空穴内的压强可达到几万个大气压，同时产生高温，崩溃时产生高压冲击波，在水面及其喷泉，同时产生大量悬浮的雾气。

（三）实验仪器

1.该实验仪器结构：

超声雾化加湿器由底座、装置外壳、储水槽、超声雾化器、陶瓷雾化片、顶盖、风扇，保护装置，自动省电关闭装置、usb电源接口、出雾口、绚烂的LED 彩灯等组成。

装置外壳，是一个圆柱形透明外壳，起到保护和容纳内部装置的作用，同时透明的外表可以看到内部加水的水位同时可以看到雾气的产生。

装置底部，是一个可拆卸式的底座，方便更换陶瓷雾化片和维修设备。底部边上加有一个usb电源接口。

装置的中央，是一个储水槽，装置的核心超声波发生器放置于出水槽下方，使加水时更容易没过超声波发生器，提升装置可持续雾化时间，并在水位低于超声波发生器时自动关闭电源开关。雾化器安装多个雾化片，并用一个自动省电关闭装置，使其放雾达到最适浓度时关闭多数雾化片，达到节能的目的。

装置上方，是一圈小型出雾口，在出雾口中央是一个风扇，雾口和风扇可以加快出雾的速度提高仪器效率，并使得出雾更加均匀使舒适度提升。装置顶部是一个与下方单侧相连的顶盖，顶盖中间是一个大的入水口和出雾口。可以不打开顶盖直接倒水。

装置最外侧，在外壳和出雾口还有顶有绚丽多彩的彩灯，使雾气更有梦幻效果，使得装置更加美观。

2.实验的仪器结构图:

3.实物图：

四、实验内容

步骤1.从顶端入水口加水，将储水箱加水面超过超声波发生器。

步骤2.插好电源插头，打开电源开关。

步骤3. 观察水被超声波雾化产生的雾气，并通过秒表测量从打开开关至产生雾气的时间并记录为时间t1，然后测量出从出雾到雾气到达最佳状态的时间记录为t2。

步骤4.关闭电源开关，拔下电源插头，打开顶盖将储水箱中水倒出，打开底座增加陶瓷雾化片，重复步骤1步骤2步骤3，记录本组数据。

步骤5.雾化片数量调整后，再重复若干次实验记录各组数据，以保证实验数据准确，观察各组出雾量和出雾速度，分析最适雾化片数量及现象原因。

五、数据处理与分析

1. 数据处理：

2. 数据分析：当雾化片个数逐渐增加时，出雾时间和达到最大浓度时间逐渐减少。随着雾化片个数逐渐增加，雾化时间和达到最佳浓度时间缩短的时间逐渐减少。该实验受到水温，雾化器自身效率，雾化器雾化颗粒大小，秒表精准度等因素影响，会使本实验出雾时间和达到最佳浓度时间产生一定误差。

六、结论：通过数据分析我们得出可以通过增加雾化片数量来减少出雾时间和达到最佳浓度的时间，也就是提高雾化效率。提高雾化效率可以使我们设计的雾化加湿器更加快捷高效，大幅增加雾化加湿器的加湿效果，给使用的人更舒适的体验。但随着雾化片个数逐渐增加，雾化时间和达到最佳浓度时间缩短的时间逐渐减少，以及为了节能和获得更好的性价比，采用安装三个雾化片并将其中两个在达到最佳浓度时使用自动省电关闭装置关闭其中两个，已达到节能和拥有更大的性价比。

七、创新点

1. 将实验室中笨重的大型物理实验仪器改进为小巧方便可随意移动的小型装置。

2. 大胆将实验室中的实验仪器改进为可在实验室实验的物理装置也可以在生活中使用的生活用品。将超声雾化装置运用到加湿器中。

3. 在原实验仪器的基础上增加了更多的陶瓷雾化片以达到增加仪器出雾效率的目的并采用自动省电关闭装置起到节能作用。

4. 在原实验仪器上增加了风扇装置，使雾气可以更快更均匀的扩散出，本设计可以增加仪器效率，也可到达加湿时使人更舒适的效果。

5. 在装置外贴有彩灯使其更为美观华丽。

八、结束语

超声雾化实验借助于学生熟悉的知识，通过设计贴近生活的物理仪器，学