Ultraschallzerstäubungsbildung und Einflussfaktoren

Flüssigkeitszerstäubung ist ein Prozess, bei dem ein Flüssigkeitsfilm, der in normaler Richtung einer ausreichenden Oberflächenstörung ausgesetzt ist, von der Oberfläche abgetrennt und in kleine Wassertröpfchen wie einen Nebel in der Gasphase aufgeteilt wird. Die Zerstäubung von Flüssigkeiten spielt eine wichtige Rolle in industriellen Prozessen wie Sprühtrocknung, Beschichtungsfilm, Sprühkühlung, Verbrennung und Verbrennung von flüssigen Brennstoffen und Abfällen, Herstellung von feinen Pulvern und Herstellung von Emulsionen. In diesen Anwendungen erfordern die meisten Tröpfchen die gewünschte Teilchengrößenverteilung.

Zerstäubte Klassifikation

Verschiedene Arten von Zerstäubungsprozessen werden verwendet, um die Auswirkungen der Zerstäubung der Flüssigkeitsfilmoberfläche nach dem Energieübertragungsmodus zu klassifizieren. Mechanische oder konventionelle Zerstäubungsprozesse wie die Zweistoffzerstäubung, die Druckzerstäubung und die Rotationszerstäubung setzen eine Flüssigkeit mit mechanischer Energie unter Druck oder erhöhen ihre kinetische Energie, damit sie sich in Form von Tröpfchen zersetzt. Diese Prozesse erfordern mehr Energie und steuern nicht die endgültige Größe und Ausstoßgeschwindigkeit der Tröpfchen.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Zerstäubung kann die Ultraschallzerstäubung effizienter sein, da nur elektrische Energie zum piezoelektrischen Wandler übertragen werden muss, um die Düse für die Resonanz anzutreiben. Die Tröpfchen haben keine beweglichen Teile und nur mechanische Schwingungen, die durch die zugeführte elektrische Energie erzeugt werden, werden zur Erzeugung der Tröpfchen verwendet. Die Ultraschallzerstäubung ermöglicht eine bessere Kontrolle der Tröpfchengrößenverteilung, da keine zusätzliche Energie benötigt wird.

Der durchschnittliche Durchmesser von Tröpfchen, die durch Kapillarspitzen bei verschiedenen erzwungenen Fluidfrequenzen (einschließlich Wasser, Öl und geschmolzenem Wachs) bei 10 bis 800 kHz erzeugt werden, stellt die Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Durchmesser der versprühten Tröpfchen her.

Kapillarwellen- und Kavitationseffekt

Die Ultraschallzerstäubung basiert auf Kapillarwelleneffekten und Kavitationseffekten. Wenn eine geringere Leistung an den 20-kHz-Ultraschallzerstäubungskopf angelegt wird, wird eine gitterartige regelmäßige Struktur auf der Oberfläche des Zerstäubungskopfs beobachtet, und die gleiche Anzahl von Spitzen und Tälern pro Flächeneinheit wird als Kapillarwellen bezeichnet. Diese geringe Leistungsaufnahme erzeugt Oberflächenstörungen ohne tatsächlichen Tropfenausstoß.

Kavitation ist ein mikroskopisches Phänomen, das mit bloßem Auge nicht direkt auf der Oberfläche des Zerstäubungskopfes beobachtet werden kann. Durch Kamera-Zeitrafferfotografie wurde festgestellt, dass es zwei verschiedene Arten von Tröpfchen gibt, nämlich kugelförmige Tröpfchen und Streifen, wobei die Streifen eine höhere Geschwindigkeit aufweisen und die kugelförmigen Tröpfchen nur eine geringere Geschwindigkeit aufweisen, bei der die Anwesenheit der Kavitation kann bestimmt werden.