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第 37 卷 第 5 期 Vol. 37, No.5
2018 年 9 月 Journal of Applied Acoustics September, 2018

纪念应崇福院士诞辰100周年

声空化工程初步 ∗

徐德龙 1,2,3† 李 超 1,2 林伟军 1,2,3 邓京军 1,2 白立新 1,2

(1 中国科学院声学研究所超声技术中心 北京 100190)
(2 北京市海洋深部钻探测量工程技术研究中心 北京 100190)
(3 中国科学院大学 北京 100049)
摘要 声空化气泡内的高温、高压和高密度是声空化工程的机理和基础。该文简要回顾了国内外声空化理论
和实验研究的进展，针对当前在液体中进行工业规模声处理等声能应用方面的现状和存在的问题，提出了扩
大声能应用的一种可能途径 ——声空化空间分布控制并在实验室内进行了实验研究。结果表明该方法具有
可行性。在此基础上，文中给出了基于空化空间分布控制方法在稠油井口辅助降黏和高固污泥预处理方面取
得声空化工程初步应用的两个例子。现场的试验结果表明，这两种声空化工程化样机在实际现场工况条件下，
均取得了较好的应用效果。最后，对当前声空化工程应用前景进行了初步探讨。
关键词 声空化工程，超声处理，声化学，稠油降黏，高固污泥预处理
中图法分类号: O429 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2018)05-0825-06
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2018.05.031

An exploratory application of acoustic cavitation engineering

XU Delong 1,2,3 LI Chao 1,2 LIN Weijun 1,2,3 DENG Jingjun 1,2 BAI Lixin 1,2

(1 Research Center for Ultrasonics and Technologies, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
(2 Beijing Deep Sea Drilling Measurement Engineering Technology Research Center, Beijing 100190, China)
(3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract The high temperature, high pressure and high density inside an acoustic cavitation bubble are the
mechanism and foundation of acoustic cavitaion engineering. The development of acoustic cavitation in theory
and in experiment at home and abroad is reviewed briefly in this paper. To overcome the bottleneck problem
of ultrasonic treatments in liquid on the industry scale, a possible way to enlarge the application of acoustic
energy–optimizing the spatial distribution of acoustic cavitation is proposed and investigated. The experiments
show that it is feasible. Based on the experiments, two examples of the exploratory application of acoustic
cavitaiton engineering in viscosity reduction for heavy oil and pretreatment of high-solid sludge are given. The
pilot tests show that both of the prototypes for the acoustic cavitation engineering can operate very well. At
last, the perspective of the acoustic cavitation engineering on the industry scale is discussed.
Key words Acoustic cavitation engineering, Ultrasonic treatment, Sonochemistry, Viscosity reduction for
heavy oil, Pretreatment of high-solid sludge

2018-05-25 收稿; 2018-07-03 定稿
国家自然科学基金项目 (11474305), 国家科技重大专项课题项目 (2011ZX05032-003), 国家重大科研装备研制项目 (ZDYZ2012-1-07-
∗
01)，中石化重大科技项目 (ZDP17005)
作者简介: 徐德龙 (1976- ), 男, 山东蓬莱人, 博士, 研究员, 研究方向: 声空化工程和深部钻测。
† 通讯作者 E-mail: xudelong@mail.ioa.ac.cn