Сербия
Прегледи: 104 Аутор: Уредник сајта Време објаве: 13.08.2019. Порекло: Сајт
Распршивање течности је процес у коме се течни филм, поремећен довољним поремећајем површине у нормалном правцу, одваја од површине и цепа на мале капљице, као што је магла у гасној фази. Распршивање течности игра важну улогу у сушењу распршивањем, премазивању, хлађењу распршивањем, спаљивању и сагоревању течног горива и отпада, припреми финог праха, припреми емулзије и другим индустријским процесима. У овим апликацијама, већина капљица мора имати потребну дистрибуцију величине.
Усвојени су различити типови процеса атомизације и могу се класификовати ефекти преноса енергије на површинску атомизацију течног филма. Механички или традиционални процеси атомизације, као што су атомизација са два флуида, атомизација под притиском и атомизација диска, користе механичку енергију за стварање притиска или повећање кинетичке енергије течности тако да се може разградити у облику капљица. Ови процеси захтевају више енергије и не могу да контролишу коначну величину капљица и брзину убризгавања.
За разлику од традиционалне атомизације, ултразвучна атомизација може бити ефикаснија. Потребна је само електрична енергија да би се пренела на пиезоелектрични претварач да би млазница резонирала. Капљице немају покретне делове, за производњу капљица се користи само механичка вибрација коју генерише електрична енергија. Пошто није потребна додатна енергија, расподела величине капљица може се боље контролисати ултразвучном атомизацијом.
Утврђује се просечан пречник капљица произведених капиларним пиковима на 10-800 кХз фреквенција принудних вибрација различитих радних флуида (укључујући воду, уље и растопљени восак) и успоставља се однос између просечног пречника капљица спреја. дп = 0,34*8π / ρф2
Решење |
Температура 25 ° Ц |
||
Површински Т напон (Н/м) |
Д густина (кг/м ⊃3; ) |
В исскозитет (Н с/м ⊃2; )
|
|
Вода |
0.0728 |
997 |
0.00089 |
20% Г лицерола |
0.071 |
1045.25 |
0.0015 |
40% Г лицерола |
0.07 |
1097.1 |
0.0035 |
60% Г лицерола |
0.069 |
1151 |
0.0088 |
20% М етанол |
0.047 |
965 |
0.0013 |
40% М етанол |
0.036 |
932 |
0.0015 |
60% М етанол |
0.029 |
912 |
0.0014 |
0,1% ЦМЦ |
0.063 |
1001 |
0.017 |
0,5% ЦМЦ |
0.061 |
1005 |
0.062 |
Генерисање ултразвучне атомизације заснива се на ефекту капиларног таласа и ефекту кавитације. Када се мала снага примени на ултразвучни распршивач од 20КХз, на површини распршивача се примећује правилна структура мреже, која има исти број врхова и падова по јединици површине, која се назива капиларни талас. Овај улаз мале снаге производи површинске сметње без стварног убризгавања капљица.
Кавитација је феномен на микро нивоу, који се не може посматрати директно на површини главе за распршивање голим оком. Постоје две различите врсте капљица, односно скоро сферичне капљице и пруге, које имају већу брзину, а скоро сферичне капљице имају мању брзину. Кавитација се може одредити.
Формирање шупљина у близини површине распршивача иу течном филму и каснији колапс ових шупљина резултирају локалним ослобађањем велике количине енергије; стога, у поређењу са малом брзином прскања уоченом у случају ширења капиларног таласа, ефекат кавитације у великој мери повећава брзину прскања капљица. Истовремено, површина коју заузима течност на врху распршивача опада са повећањем фреквенције атомизера, што отежава хватање капиларних таласа на површини.
Величина капљица се смањује са повећањем фреквенције зрачења. Са повећањем фреквенције, смањење таласне дужине доводи до компресије пригушних чворова и таласних чворова. Распршена течност је изложена више компресованих фаза у циркулацији, што доводи до смањења вршне брзине раста и одговарајуће величине капљица. Са повећањем фреквенције, површина атомизације која се може користити за формирање капљица се смањује. Гранична брзина течности потребна да покрије целу површину расте са повећањем фреквенције.
Горња граница протока распршивача високе фреквенције пре пада је мања од оне код распршивача ниске фреквенције. Таласна дужина капиларног таласа опада са повећањем фреквенције атомизера. Коначни резултат је да се величина капљице смањује, а брзина избацивања капљица (број капљица у јединици времена) расте са површине.
Величина капљице (дп) се повећава са повећањем брзине протока (К), што се може приписати повећању дебљине течног филма формираног на вибрирајућој површини пре стварне атомизације. Када је брзина протока течности нешто већа од критичне брзине протока која је потребна да се врх површине млазнице потпуно навлажи, течност дифундује као танак течни филм и има више капиларних таласа састављених од врхова и падова.
Када је брзина течности очигледно већа и стање ултразвучне вибрације остаје непромењено, на површини распршивача се формира дебљи слој течности, што доводи до деформације униформног капиларног таласа. Овај неправилан капиларни талас доводи до формирања капљица веће величине и веће расподеле величине. Штавише, са повећањем дебљине слоја на површини распршивача, врло близу површине распршивача примећују се осцилујући кавитациони мехурићи или мехурићи, који брзо расту и колабирају да би прерано прскали капљице са врха, што доводи до ефекта кавитације. Свако даље повећање протока резултираће падањем капљица и дистрибуција величине капљица постаје шира.
Критични проток: Брзина протока потребна за потпуно влажење површине врха млазнице. Формула за израчунавање: Кцрит = σ / фρ
Величина капљице се повећава са повећањем ултразвучне снаге. Примећена је велика величина капљица при већој брзини протока и већој потрошњи енергије течности. Са повећањем ултразвучне снаге, амплитуда вибрације на врху распршивача се повећава, што резултира променом облика распршивача од радијалног до конусног. Када течност дифундује на целу површину атомизера ултразвуком мале снаге, течност може да искористи сву снагу пренету на врх, што резултира смањењем величине капи. Са повећањем снаге, интензитет рада се повећава, јер се површина покривања течности врха млазнице смањује.
Брзина капљица расте са повећањем ултразвучне снаге, што се такође може приписати повећању амплитуде вибрација на врху атомизера и повећању ефекта кавитације у ослобађању акустичне енергије. Када је кретање прскања вертикално, гравитација такође утиче на кинетичку енергију капљица већих од 150 ум. За апликације као што су површински премази, није пожељно радити у условима велике снаге, јер се капљице одбијају након удара о површину и могу формирати неправилне облике на површини, што резултира неравним премазом.
Објасните директну зависност амплитуде врха вибрације од дисипације снаге: Снага = ρЦСУ2 / 2 И =ρЦСУ2 / 2
Акустична брзина је дефинисана као (У) (Ам × ω0) = (Ам × 2πф)
И = ρЦ(Ам*2πф)2 /2
Величина капљица се благо смањује са повећањем вискозитета течности. Како се вискозитет течности повећава, распршивачу је потребно више енергије да разгради слој течности на капљице. У почетку, без тренутног распадања, течни слој је остао на површини атомизера неко време пре него што се поделио на капљице. Дакле, у почетној фази нема атомизације, а течност осцилује на површини распршивача јер амплитуда расипа вискозну енергију и повећава температуру, што се не примећује у доњој вискозној течности. Након одређеног временског периода, услед дисипације механичке енергије изазване кавитационим догађајима, температура слоја течности на површини расте, а затим се примећује атомизација течности. У поређењу са течностима ниског вискозитета (при истој брзини протока течности), течности високог вискоза захтевају више енергије за атомизацију.
Са смањењем напетости течности, атомизоване честице се такође смањују. Смањење површинског напона доводи до смањења таласне дужине површинске капиларе. Број капиларних таласа по јединици вибрационог региона се повећава, а амплитуда капиларних таласа је већа. Капљице се одмах избацују из врха. Стога, при истој брзини течности, број прсканих капљица расте са смањењем величине капљице.
Снага ултразвука и површинска енергија течног филма се чувају са кинетичком енергијом и површинском енергијом капљице. Дакле, повећање кинетичке енергије капљице повезано је са смањењем величине капљице. Поред тога, пошто течни филм заузима веома танак слој на вибрирајућој површини и скоро пријања на површину распршивача, смањење површинског напона ће вероватно повећати раст мехурића парне кавитације. Ово доводи до распадања мехурића у танком течном филму на површини атомизера, што резултира мањим капљицама, али прскањем већом брзином.
На основу варијације величине капљица са радним параметрима (укључујући параметре опреме, физичка и хемијска својства и брзину протока капљица), успостављена је корелациони формула за предвиђање величине капљица. Као иницијална апроксимација, најједноставнији метод је заснован на корелацији уклапања, уз претпоставку да се закон степена мења независних променљивих. Према варијацији величине капљице са радним параметрима (укључујући параметре опреме, физичко-хемијске особине и брзину протока капљица), успостављена је формула корелације за предвиђање величине капљица. Као почетна апроксимација, најједноставнији метод се заснива на корелацији уклапања, под претпоставком да се закон степена мења независних варијабли （К，μ，σ，ρ，ф，И） и добијена најбоља корелација је следећа:
(Променљиви опсег К = 0,5 до 5 × 107 м3/с, ф = 20–130 кХз, ρ = 912–1151 кг/м3, σ = 0,029–0,073 Н/м, μ 0,00089–0,088 Н с/м2,9 = В/м2).
Уобичајене варијабле атомизације
Ам |
амплитуда врха (м) |
т |
Дебљина филма течности (м) |
Ц |
Брзина звука у течном медију (м/с) |
У |
Брзина звучног таласа (м/с) |
дп |
Пречник капљице (м) |
μ |
Вискозитет течности ( Н с/м ⊃2; ) |
ф |
Фреквенција побуде (1/с) |
λ |
В авел ленгтх (м) |
И |
Интензитет ултразвука (В/м ⊃2; ) |
ρ |
Густина течности (кг/м ⊃3; ) |
П |
Запремински проток (м ⊃3; /с) |
σ |
Површински напон (Н/м) |
Кцрит |
Критични запремински проток (м ⊃3; / с) |
С |
Површина атомизера (м ⊃2; ) |
