Формирование и влияние факторов ультразвукового распыления

---

Распыление жидкости - это процесс, в котором жидкая пленка, нарушая достаточное количество нарушений поверхности в нормальном направлении, отделяется от поверхности и разбивается в небольшие капли, такие как туман в газовой фазе. Распыление жидкости играет важную роль в распылительной сушке, покрытии, распылительному охлаждению, сжиганию и сжиганию жидкого топлива и отходов, приготовления тонкого порошка, приготовления эмульсии и других промышленных процессов. В этих приложениях большинство капель необходимо иметь необходимое распределение размера.

Классификация распыления

Усыновляются различные типы процессов распыления, а влияние передачи энергии на поверхностную распыление жидкой пленки можно классифицировать. Механические или традиционные процессы распыления, такие как распыление с двумя жидкостью, распыление давления и распыление диска, используют механическую энергию для гнездования или увеличения кинетической энергии жидкости так, чтобы она могло разложить в виде капель. Эти процессы требуют больше энергии и не могут контролировать окончательный размер капель и скорости впрыска.

В отличие от традиционного распыления, ультразвуковой распыление может быть более эффективной. Он нужна только электрическая энергия, которая будет передаваться на пьезоэлектрический преобразователь для привода сопла для резонации. Капельки не имеют движущихся частей, только механическая вибрация, генерируемая при условии электрической энергии, используется для получения капель. Поскольку никакая дополнительная энергия не требуется, размер распределения капель можно лучше контролироваться ультразвуковым распылением.

Обычный диаметр капель, изготовленных на капиллярных пиках при 10-800 кГц принудительных вибрационных частот различных рабочих жидкостей (включая воду, нефть и расплавленные воск), а взаимосвязь между средним диаметром распылительных капель установлена.dp = 0,34 * 8π / ρf2

Sреют	Температура 25.°C
	ПоверхностьTension.(Н / м)	Dсоответствие(кг / м³)	Visctosity(N s / m²)
Вода	0.0728	997	0.00089
20% Г.Лицерол	0.071	1045.25	0.0015
40% Г.Лицерол	0.07	1097.1	0.0035
60% Г.Лицерол	0.069	1151	0.0088
20% М.этиловый спирт	0.047	965	0.0013
40% М.этиловый спирт	0.036	932	0.0015
60% М.этиловый спирт	0.029	912	0.0014
0,1% смс	0.063	1001	0.017
0,5% смс	0.061	1005	0.062

Эффект капиллярной волны и кавитации

Генерация ультразвуковой распыления основана на эффекте капиллярного волнового эффекта и кавитационного эффекта. Когда низкая мощность наносится на ультразвуковой распылитель на 20 кГц, на поверхности распылителя наблюдается регулярная сетка, которая имеет одинаковое количество пиков и впадины на единицу площади, называемую капиллярной волной. Этот низкий вход мощности дает поверхностные помехи без фактической впрыска капель.

Кавитация - это феномен микроуровневого уровня, который не может наблюдаться непосредственно на поверхности распыляющей головки невооруженным глазом.Есть два разных типа капельков, я. е. Рядом сферические капли и полосы, которые имеют более высокую скорость, а почти сферические капельки имеют меньшую скорость. Кавитация может быть определена.

Формирование полостей возле поверхности распылителя и в жидкой пленке и последующем коллапсе этих полостей приводит к локальному освобождению большого количества энергии; Следовательно, по сравнению с низкой скоростью распыления, наблюдаемой в случае распространения капиллярной волны, эффект кавитации значительно увеличивает скорость распыления капельков.В то же время площадь поверхности, занимаемая жидкостью на кончике распылителя, уменьшается с увеличением частоты распылителя, что затрудняет захват капиллярных волн на поверхности.

Эффект динамической частоты на размер капельки

.相应 的 液滴 尺寸 减 小 小 液滴 的 液滴 表 小 小 小 小 的 小 的 的 小 小 小 个 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 表面 的 的 的 的 的 的 的 的 增加频率

Размер капель уменьшается с увеличением частоты облучения. При увеличении частоты уменьшение длины волны приводит к сжатию демпфирующих узлов и волновых узлов. Распространенная жидкость подвергается более сжатым фазам в циркуляции, что приводит к снижению скорости роста пиковых и соответствующих размеров капель. При увеличении частоты область поверхности распыления, которая может быть использована для образования капельков, уменьшается. Пороговая скорость жидкости, необходимая для покрытия всей поверхности, увеличивается с увеличением частоты.

Верхний предел потока высокочастотного распылителя перед падением меньше, чем у низкочастотного распылителя. Длина волны капиллярной волны уменьшается с увеличением частоты распылителя. Окончательный результат заключается в том, что размер капель уменьшается, а скорость выброса капли (количество капель на единицу времени) увеличивается с поверхности.

Влияние расхода на размер капельки

Размер капель (DP) увеличивается с увеличением расхода (q), которая может быть отнесена к увеличению толщины жидкой пленки, образованной на вибрационной поверхности перед фактическим распылением. Когда скорость потока жидкости немного выше, чем критическая скорость потока, необходимая для того, чтобы полностью мокрыться поверхность наконечника сопла, жидкость диффундирует в качестве тонкой жидкой пленки и имеет несколько капиллярных волн, состоящих из пиков и впадины.

Когда скорость жидкости очевидно выше, и ультразвуковое условие вибрации остается неизменным, на поверхности распылителя образуется толстый жидкий слой, который приводит к деформации равномерной капиллярной волны. Эта нерегулярная капиллярная волна приводит к образованию капель с более высоким размером капель и большего размера распределения. Более того, при увеличении толщины слоя на поверхности распылителя наблюдаются колебательные кавитационные пузырьки или пузырьки, очень близки к поверхности распылителя, которые быстро растут и разрушают распыление капель из пика преждевременно, что приводит к кавитации эффект. Любое дальнейшее увеличение скорости потока приведет к падению капельков, а распределение размера капельки становится шире.

Критический расход: скорость потока, необходимая для полного смачивания поверхности наконечника сопла. Расчет формулы:Qcrit =σ / fρ.

Эффект власти на размер капельки

Размер капельницы увеличивается с увеличением ультразвуковой мощности. Большой размер капель наблюдался при более высокой скорости расхода и более высокой жидкой энергопотреблению. При увеличении ультразвуковой мощности амплитуда вибрации на кончике распылителя увеличивается, что приводит к изменению формы распыляющего потока из радиала до конической. Когда жидкость диффундирует на всей поверхности распылителя с ультразвуком низкой мощностью, жидкость может использовать всю мощность, передаваемую на наконечник, что приводит к снижению размера капель. При увеличении мощности интенсивность операции увеличивается, поскольку зона охвата жидкости соплового наконечника уменьшается.

Скорость капельки увеличивается с увеличением ультразвуковой мощности, что также может быть отнесено к увеличению амплитуды вибрации на кончике распылителя и повышение эффекта кавитации при выделении акустической энергии. Когда движение распыления является вертикальным, гравитация также влияет на кинетическую энергию капель, превышающих 150 гм. Для таких приложений, как поверхностные покрытия, не желательно работать в условиях высоких мощностей, потому что капли подпрыгивают назад после удаления поверхности и могут образовывать нерегулярные формы на поверхности, что приводит к неравномерному покрытию.

Объясните прямую зависимость амплитуды вибрационного наконечника на рассеивание мощности:Power = ρCSU2 / 2 I = ρCSU2 / 2

Акустическая скорость определяется как(U) (AM × ω0) = (AM × 2πF)

I = ρc (am * 2πf) 2/2

Влияние вязкости жидкости на размер капельки

Размер капелька слегка уменьшается с увеличением вязкости жидкости. По мере увеличения вязкости жидкости распылитель нужно больше энергии, чтобы разложить жидкий слой в капли. Первоначально, без немедленного распада, жидкий слой оставался на поверхности распылителя в течение периода времени до расщепления в капельки. Следовательно, на начальном этапе нет распыления, а жидкость колеблется на поверхности распылителя, поскольку амплитуда рассеивает вязкую энергию и увеличивает температуру, которая не наблюдается в нижней вязкой жидкости. Через некоторое время из-за рассеивания механической энергии, вызванной кавитационными событиями, температура жидкого слоя на поверхности поднимается, а затем наблюдается распыление жидкости. По сравнению с жидкостями с низкой вязкостью (при той же скорости потока жидкости), жидкости высокой вязкости требуют больше энергии для распыления.

Эффект жидкого натяжения на размер капельки

С уменьшением жидкого натяжения распыленные частицы также уменьшаются. Уменьшение поверхностного натяжения приводит к снижению поверхностной капиллярной длины волны. Количество капиллярных волн на единицу вибрационной области увеличивается, а амплитуда капиллярных волн больше. Капли сразу же вытесняются с пика. Следовательно, при той же скорости жидкости количество распыленных капель увеличивается с уменьшением размера капельки.

Ультразвуковая мощность и энергия поверхности жидкой пленки сохраняются с кинетической энергией и поверхностной энергией капельки. Следовательно, увеличение кинетической энергии капельки связано с уменьшением размера капельки. Кроме того, поскольку жидкая пленка занимает очень тонкий слой на вибрационной поверхности и почти прилипает к поверхности распылителя, уменьшение поверхностного натяжения, вероятно, увеличит рост пузырьков паров кавитации.Это приводит к разбиву пузырьков в тонкой жидкой пленке на поверхности распылителя, что приводит к меньшим каплям, но распылением на более высокой скорости.

Согласно изменению размера капель с параметрами эксплуатации (включая параметры оборудования, физико-химические свойства и расход капель), корреляционная формула для прогнозирования размера капельки была установлена.В качестве первоначального приближения простейший метод основан на фитинге соотношения, предполагая, что закон об изменении независимых переменных в соответствии с изменением размера капель с параметрами работы (включая параметры оборудования, физико-химические свойства и скорость потока капель), Формула корреляции была установлена ​​прогнозирование размера капельки.В качестве начального приближения простейший метод основан на корреляции подходящей формы, предполагая, что законодательство об электроэнергетике, изменения независимых переменных(Q, μ, σ, ρ, f, i)И наилучшая соответствующая корреляция получена следующим образом:

(Переменный диапазонQ= 0,5-5 × 107 м3 / с,f= 20-130 кГц,ρ= 912-11151 кг / м3,σ= 0,029-0,073 н / м,μ= 0,00089-0,088 н / м2,I= 15907-913752,9 Вт / м2).

Общие переменные распыления

Являюсь	Амплитуда наконечника(м)	t	Толщина жидкости пленки(м)
C	Скорость звука в жидкости Средняя (РС)	U	Скорость звуковой волны(РС)
дп	Диаметр капли(м)	μ	Вязкость жидкости(N s / m²)
f	Частота возбуждения(1 / с)	λ	Waviglenge.(м)
I	Ультразвуковая интенсивность(С м²)	ρ	Плотность жидкости(кг / м³)
Q	Расход громкости(М.³/ с)	σ	Поверхностное натяжение(Н / м)
Qcrit	Критический томный поток(М.³/ с)	S	Площадь поверхности распылителя(М.²)