magyar
Megtekintések: 104 Szerző: Site Editor Közzététel ideje: 2019-08-13 Eredet: Telek
A folyadékporlasztás egy olyan folyamat, amelyben egy folyadékfilm, amelyet a normál irányú felületi zavarás megzavart, leválik a felületről, és kis cseppekre, például ködre bomlik szét a gázfázisban. A folyadékporlasztás fontos szerepet játszik a porlasztva szárításban, bevonatolásban, porlasztásos hűtésben, folyékony tüzelőanyag és hulladék elégetésében és elégetésében, finom por készítésben, emulziókészítésben és egyéb ipari folyamatokban. Ezekben az alkalmazásokban a legtöbb cseppnek rendelkeznie kell a kívánt méreteloszlással.
Különböző típusú porlasztási folyamatokat alkalmaznak, és az energiaátadás hatásait a folyadékfilm felületi porlasztására osztályozhatjuk. A mechanikai vagy hagyományos porlasztási eljárások, mint például a kétfolyadékos porlasztás, a nyomásos porlasztás és a tárcsás porlasztás, mechanikai energiát használnak a folyadék nyomás alá helyezésére vagy kinetikai energiájának növelésére, hogy az cseppek formájában tudjon lebomlani. Ezek a folyamatok több energiát igényelnek, és nem tudják szabályozni a cseppek végső méretét és a befecskendezési sebességet.
A hagyományos porlasztással ellentétben az ultrahangos porlasztás hatékonyabb lehet. Csak elektromos energiára van szüksége, hogy a piezoelektromos jelátalakítóhoz továbbítsa, hogy a fúvókát rezonálni tudja. A cseppeknek nincs mozgó alkatrésze, csak a szolgáltatott elektromos energia által keltett mechanikai rezgést használják cseppek előállítására. Mivel nincs szükség további energiára, a cseppek méret szerinti eloszlása jobban szabályozható ultrahangos porlasztással.
Megállapítjuk a különböző munkaközegek (beleértve a vizet, olajat és olvasztott viaszt) 10-800 kHz-es kényszerrezgési frekvenciájánál kapilláris csúcsok által keltett cseppek átlagos átmérőjét, és megállapítjuk a permetcseppek átlagos átmérője közötti összefüggést. dp = 0,34*8π / ρf2
S megoldás |
Hőmérséklet 25 ° C |
||
felületi T feszültség (N/m) |
D főzés (kg/m ⊃3; ) |
V viszkozitás (N s/m ⊃2; )
|
|
Víz |
0.0728 |
997 |
0.00089 |
20% G -licerol |
0.071 |
1045.25 |
0.0015 |
40% G -licerol |
0.07 |
1097.1 |
0.0035 |
60% G -licerol |
0.069 |
1151 |
0.0088 |
20% M etanol |
0.047 |
965 |
0.0013 |
40% M etanol |
0.036 |
932 |
0.0015 |
60% M etanol |
0.029 |
912 |
0.0014 |
0,1% CMC |
0.063 |
1001 |
0.017 |
0,5% CMC |
0.061 |
1005 |
0.062 |
Az ultrahangos porlasztás generálása a kapilláris hullámhatáson és a kavitációs hatáson alapul. Ha egy 20 kHz-es ultrahangos porlasztóra kis teljesítményt alkalmazunk, a porlasztó felületén szabályos rácsszerkezet figyelhető meg, amelynek felületegységenként ugyanannyi csúcsa és mélysége van, ezt kapilláris hullámnak nevezzük. Ez az alacsony teljesítményű bemenet felületi interferenciát okoz tényleges cseppinjektálás nélkül.
A kavitáció egy mikroszintű jelenség, amely szabad szemmel közvetlenül nem figyelhető meg a porlasztófej felületén. A cseppeknek két különböző típusa van, azaz a gömbhöz közeli cseppek és csíkok, amelyek sebessége nagyobb, a gömbhöz közeli cseppeknek pedig kisebb a sebességük. A kavitáció meghatározható.
Az üregek kialakulása a porlasztó felülete közelében és a folyadékfilmben, majd ezen üregek beomlása nagy mennyiségű energia helyi felszabadulását eredményezi; ezért a kapilláris hullámterjedésnél megfigyelt alacsony szórási sebességhez képest a kavitációs hatás nagymértékben megnöveli a cseppek permetezési sebességét. Ugyanakkor a porlasztó csúcsán a folyadék által elfoglalt felület a porlasztó frekvenciájának növekedésével csökken, ami megnehezíti a kapilláris hullámok felfogását a felületen.
A cseppek mérete a besugárzási gyakoriság növekedésével csökken. A frekvencia növekedésével a hullámhossz csökkenése a csillapító csomópontok és a hullámcsomópontok összenyomódásához vezet. A porlasztott folyadék a keringésben összenyomottabb fázisoknak van kitéve, ami a növekedési csúcssebesség és a megfelelő cseppméret csökkenését eredményezi. A frekvencia növekedésével csökken a cseppképzésre használható porlasztási felület. A teljes felület lefedéséhez szükséges folyadéksebesség küszöbértéke a frekvencia növekedésével nő.
A nagyfrekvenciás porlasztó felső áramlási határa leejtés előtt kisebb, mint az alacsony frekvenciájú porlasztóé. A kapilláris hullám hullámhossza a porlasztófrekvencia növekedésével csökken. A végeredmény az, hogy a cseppek mérete csökken, és a cseppek kilökődési sebessége (az egységnyi idő alatti cseppek száma) nő a felszínről.
A cseppméret (dp) az áramlási sebesség (Q) növekedésével növekszik, ami a tényleges porlasztás előtt a vibrációs felületen képződött folyadékfilm vastagságának növekedésével magyarázható. Ha a folyadék áramlási sebessége valamivel nagyobb, mint a fúvóka csúcsfelületének teljes nedvesítéséhez szükséges kritikus áramlási sebesség, a folyadék vékony folyadékfilmként diffundál, és több csúcsokból és mélyedésekből álló kapillárishullámai vannak.
Ha a folyadéksebesség nyilvánvalóan nagyobb és az ultrahang rezgési állapota változatlan marad, a porlasztó felületén vastagabb folyadékréteg képződik, amely egyenletes kapilláris hullám deformációjához vezet. Ez a szabálytalan kapilláris hullám nagyobb cseppméretű és nagyobb méreteloszlású cseppek képződéséhez vezet. Ezenkívül a porlasztó felületén lévő réteg vastagságának növekedésével a porlasztó felületéhez nagyon közel oszcilláló kavitációs buborékok vagy buborékok figyelhetők meg, amelyek gyorsan növekednek, és idő előtt összeesnek, és a csúcsból idő előtt cseppecskéket permeteznek, ami kavitációs hatást eredményez. Az áramlási sebesség további növelése a cseppek lehullását eredményezi, és a cseppméret-eloszlás szélesebbé válik.
Kritikus áramlási sebesség: A fúvóka csúcsfelületének teljes nedvesítéséhez szükséges áramlási sebesség. Számítási képlet: Qcrit = σ / fρ
A cseppek mérete az ultrahang teljesítményének növekedésével növekszik. Nagy cseppméretet figyeltek meg nagyobb áramlási sebesség és nagyobb folyadékfogyasztás mellett. Az ultrahangteljesítmény növekedésével a porlasztó csúcsán a rezgési amplitúdó megnő, aminek következtében a porlasztó áramlás alakja radiálisról kúposra változik. Amikor a folyadék kis teljesítményű ultrahanggal a porlasztó teljes felületére diffundál, a folyadék felhasználhatja a csúcsra átvitt teljes energiát, ami a cseppméret csökkenését eredményezi. A teljesítmény növekedésével a működési intenzitás növekszik, mivel a fúvóka csúcsának folyadékfedési területe csökken.
A cseppek sebessége az ultrahang teljesítményének növekedésével növekszik, ami szintén a porlasztó csúcsán a rezgési amplitúdó növekedésének és az akusztikus energia felszabadulásánál jelentkező kavitációs hatás növekedésének tudható be. Amikor a permetezés függőleges, a gravitáció a 150 um-nál nagyobb cseppek mozgási energiáját is befolyásolja. Az olyan alkalmazásoknál, mint a felületi bevonatok, nem kívánatos nagy teljesítményű körülmények között üzemeltetni, mert a cseppek a felületre ütés után visszapattannak, és szabálytalan formákat képezhetnek a felületen, ami egyenetlen bevonatot eredményez.
Magyarázza meg a rezgéscsúcs amplitúdójának közvetlen függését a teljesítménydisszipációtól: Teljesítmény = ρCSU2 / 2 I =ρCSU2 / 2
Az akusztikus sebesség meghatározása: （U） (Am × ω0) = (Am × 2πf)
I = ρC(Am*2πf)2 /2
A cseppek mérete enyhén csökken a folyadék viszkozitásának növekedésével. A folyadék viszkozitásának növekedésével a porlasztónak több energiára van szüksége ahhoz, hogy a folyadékréteget cseppekre bontsa. Kezdetben, azonnali szétesés nélkül, a folyadékréteg egy ideig a porlasztó felületén maradt, mielőtt cseppekre hasadt volna. Ezért a kezdeti szakaszban nincs porlasztás, és a folyadék oszcillál a porlasztó felületén, mivel az amplitúdó disszipálja a viszkózus energiát és növeli a hőmérsékletet, ami az alacsonyabb viszkózus folyadékban nem figyelhető meg. Egy idő után a kavitációs események okozta mechanikai energia disszipáció következtében a felületen lévő folyadékréteg hőmérséklete megemelkedik, majd a folyadékporlasztást figyeljük meg. Az alacsony viszkozitású folyadékokhoz képest (azonos folyadékáramlási sebesség mellett) a nagy viszkozitású folyadékok több energiát igényelnek a porlasztáshoz.
A folyadékfeszültség csökkenésével a porlasztott részecskék is csökkennek. A felületi feszültség csökkenése a felületi kapilláris hullámhossz csökkenését eredményezi. Az egységnyi rezgési tartományra jutó kapillárishullámok száma nő, a kapilláris hullámok amplitúdója pedig nagyobb. A cseppek azonnal kilökődnek a csúcsból. Ezért azonos folyadéksebesség mellett a kipermetezett cseppek száma a cseppméret csökkenésével növekszik.
A folyadékfilm ultrahang erejét és felületi energiáját a csepp kinetikai és felületi energiája konzerválja. Ezért a csepp kinetikus energiájának növekedése összefügg a csepp méretének csökkenésével. Ezen túlmenően, mivel a folyadékfilm nagyon vékony réteget foglal el a rezgő felületen, és szinte hozzátapad a porlasztó felületéhez, a felületi feszültség csökkenése valószínűleg fokozza a gőzkavitációs buborékok növekedését. Ez azt eredményezi, hogy a porlasztó felületén lévő vékony folyadékfilmben a buborékok lebomlanak, kisebb cseppeket eredményezve, de nagyobb sebességgel permeteznek.
A cseppméretnek a működési paraméterekkel (beleértve a berendezés paramétereit, fizikai és kémiai tulajdonságait, valamint a cseppek áramlási sebességét) való változása alapján elkészítettem a cseppméret előrejelzésére szolgáló korrelációs képletet. Kiinduló közelítésként a legegyszerűbb módszer az illesztési korreláción alapul, feltételezve, hogy a független változók hatványtörvénye változik A cseppméretnek a működési paraméterekkel (beleértve a berendezés paramétereit, fizikai és kémiai tulajdonságait, valamint a cseppek áramlási sebességét) való változása alapján létrejött a cseppméret előrejelzésére szolgáló korrelációs képlet. Kezdeti közelítésként a legegyszerűbb módszer az illesztési korreláción alapul, feltételezve, hogy a független változók (Q，μ，σ，ρ，f，I）) hatványtörvény változásai és a kapott legjobban illeszkedő korreláció a következő:
(Változó tartomány : Q = 0,5–5 × 107 m3/s, f = 20–130 kHz, ρ = 912–1151 kg/m3, σ = 0,029–0,073 N/m, μ = 0,00089–0,088 N = 7–9 m3, 0,088 N = 7–9 m3 W/m2).
Az atomizáció gyakori változói
Am |
Tipp amplitúdója (m) |
t |
Folyadékfilm vastagság (m) |
C |
Hangsebesség folyékony közegben (m/s) |
U |
Hanghullám sebessége (m/s) |
dp |
Csepp átmérő (m) |
μ |
Folyadék viszkozitása ( N s/m ⊃2; ) |
f |
Gerjesztési frekvencia (1/s) |
λ |
W hullámhossz (m) |
én |
Ultrahang intenzitás (W/m ⊃2; ) |
ρ |
Folyadék sűrűsége (kg/m ⊃3; ) |
K |
Térfogatáram (m ⊃3; /s) |
σ |
Felületi feszültség (N/m) |
Qcrit |
Kritikus térfogatáram (m ⊃3; /s) |
S |
A porlasztó felülete (m ⊃2; ) |
