数ブラウズ：88 著者：サイトエディタ 公開された： 2019-08-13 起源：パワード
液体原子化は、通常の方向の十分な表面乱れによって乱れ、表面から分離し、気相の霧などの小さな液滴に分割される液体膜が液体膜が妨げられるプロセスです。液体原子化は、スプレー乾燥、コーティング、スプレー冷却、焼却、液体燃料と廃棄物の燃焼、微粉末の調製、エマルジョンの調製およびその他の産業プロセスに重要な役割を果たします。これらのアプリケーションでは、ほとんどの液滴に必要なサイズ分布が必要です。
さまざまなタイプの霧化プロセスが採用されており、液体フィルムの表面霧化に対するエネルギー移動の影響を分類できます。 2流体原子化、圧力原子化、ディスク霧化などの機械的または従来の霧化プロセスは、機械的エネルギーを使用して液体の運動エネルギーを加圧または増加させ、液滴の形で分解できるようにします。これらのプロセスには、より多くのエネルギーが必要であり、液滴と噴射速度の最終サイズを制御することはできません。
従来の原子化とは異なり、超音波原子化はより効率的です。ノズルを共鳴させるために、圧電トランスデューサーに送信するために電気エネルギーを必要とするだけです。液滴には可動部分がなく、提供された電気エネルギーによって生成される機械的振動のみが液滴を生成するために使用されます。追加のエネルギーが必要ないため、液滴のサイズ分布は超音波原子化によってよりよく制御できます。
異なる作業液（水、油、溶融ワックスを含む）の強制振動周波数の10〜800 kHzの毛細管ピークによって生成される液滴の平均直径が確立され、スプレー液滴の平均直径間の関係が確立されています。 DP = 0.34*8π /ρf2
解決 | 温度25 ° C | ||
表面の エンス（ n/m） | D Ensity （kg/ m³ ） | vイスカシオス （n s/ m² ）
| |
水 | 0.0728 | 997 | 0.00089 |
20％g lycerol | 0.071 | 1045.25 | 0.0015 |
40％G Lycerol | 0.07 | 1097.1 | 0.0035 |
60％G Lycerol | 0.069 | 1151 | 0.0088 |
20％Mエタノール | 0.047 | 965 | 0.0013 |
40％Mエタノール | 0.036 | 932 | 0.0015 |
60％Mエタノール | 0.029 | 912 | 0.0014 |
0.1％CMC | 0.063 | 1001 | 0.017 |
0.5％CMC | 0.061 | 1005 | 0.062 |
超音波原子化の生成は、毛細血管波効果とキャビテーション効果に基づいています。 20kHzの超音波アトマイザーに低電力が適用されると、毛細血管波と呼ばれる単位面積あたり同じ数のピークとトラフを持つアトマイザーの表面に通常のグリッド構造が観察されます。この低出力入力は、実際の液滴注入なしで表面干渉を生成します。
キャビテーションはマイクロレベルの現象であり、肉眼で霧化頭の表面で直接観察することはできません。 液滴には2つの異なるタイプの種類があります。つまり、速度とストライプのほぼ球状の液滴と速度が高く、球状の液滴は速度が少なくなります。キャビテーションを決定できます。
アトマイザー表面近くの空洞の形成と液体膜の形成とその後のこれらの空洞の崩壊により、大量のエネルギーが局所的に放出されます。したがって、毛細血管波伝播の場合に観察された低スプレー速度と比較して、キャビテーション効果は液滴のスプレー速度を大幅に増加させます。 同時に、アトマイザーの先端の液体で占められている表面積は、アトマイザーの周波数の増加とともに減少し、表面の毛細血管波を捕獲することが困難になります。
照射頻度の増加とともに液滴サイズが減少します。周波数の増加に伴い、波長の減少は減衰ノードと波ノードの圧縮につながります。霧化された液体は、循環中のより圧縮相にさらされ、ピーク成長速度と対応する液滴サイズが減少します。周波数の増加に伴い、液滴を形成するために使用できる霧化表面積が減少します。表面全体を覆うために必要なしきい値の液体速度は、周波数の増加とともに増加します。
滴下前の高周波アトマイザーの上限の上限は、低周波アトマイザーのそれよりも少ない。毛細血管波の波長は、アトマイザー周波数の増加とともに減少します。最終結果は、液滴サイズが減少し、液滴の排出速度（単位時間あたりの液滴数）が表面から増加することです。
液滴サイズ（DP）は、流量（Q）の増加とともに増加します。これは、実際の霧化前に振動表面に形成される液体膜の厚さの増加に起因する可能性があります。液体の流量がノズルの先端表面を完全に濡らすのに必要な臨界流量よりもわずかに高い場合、液体は薄い液体膜として拡散し、ピークとトラフで構成される複数の毛細血管波を持っています。
液体速度が明らかに高く、超音波振動条件が変化しないままになると、アトマイザーの表面に厚い液体層が形成され、均一な毛細血管波の変形につながります。この不規則な毛細血管波は、液滴サイズが高く、サイズ分布が大きい液滴の形成につながります。さらに、アトマイザーの表面上の層の厚さの増加に伴い、振動キャビテーションの泡または泡がアトマイザーの表面に非常に近いことが観察され、急速に成長し、ピークから液滴を早く散布してキャビテーション効果をもたらします。流量がさらに増加すると、液滴が減少し、液滴サイズの分布が広がります。
臨界流量：ノズル先端表面の完全な湿潤に必要な流量。計算式： Qcrit = σ /fρ
液滴のサイズは、超音波の増加とともに増加します。より高い流量とより高い液体消費電力で大きな液滴サイズが観察されました。超音波の増加に伴い、アトマイザーの先端での振動振幅が増加し、結果として放射状から円錐形への霧化流の形状が変化します。液体が低電力超音波でアトマイザーの表面全体に拡散すると、液体は先端に伝達されるすべての出力を利用して、ドロップサイズの減少をもたらします。パワーの増加とともに、ノズルチップの液体カバレッジエリアが減少するため、動作強度が増加します。
液滴の速度は、超音波の増加とともに増加します。これは、アトマイザーの先端での振動振幅の増加と、音響エネルギーの放出におけるキャビテーション効果の増加にも起因する可能性があります。噴霧運動が垂直である場合、重力は150を超える液滴の運動エネルギーにも影響します。表面コーティングなどの用途の場合、液滴が表面に衝突した後に跳ね返り、表面に不規則な形状を形成し、不均一なコーティングをもたらす可能性があるため、高出力条件下で動作することは望ましくありません。
パワー散逸に対する振動チップ振幅の直接的な依存性を説明する： パワー=ρcsu2 / 2 i =ρcsu2 / 2
音速は （u）（am×ω0）=（am×2πf）として定義されます
i =ρc（am*2πf）2 /2
液体の粘度の増加とともに、液滴サイズはわずかに減少します。液体の粘度が増加すると、アトマイザーは液体層を液滴に分解するためにより多くのエネルギーを必要とします。当初、即時の崩壊がなければ、液体層は液滴に分割する前に一定期間アトマイザーの表面にとどまりました。したがって、初期段階では霧化はなく、液体は粘性エネルギーを消散させ、温度を上昇させるため、アトマイザーの表面に振動します。これは低粘性液では観察されません。しばらくして、キャビテーションイベントによって引き起こされる機械的エネルギーの散逸により、表面上の液体層の温度が上昇し、液体霧化が観察されます。低粘度の液体（同じ液体流量）と比較して、高粘度の液体は霧化のためにより多くのエネルギーを必要とします。
液体張力が減少すると、霧化された粒子も減少します。表面張力の減少は、表面毛細血管波長の減少をもたらします。単位振動領域あたりの毛細血管波の数が増加し、毛細血管波の振幅が大きくなります。液滴はすぐにピークから排出されます。したがって、同じ液体速度では、散布される液滴の数が増加し、液滴サイズが減少します。
液体フィルムの超音波と表面エネルギーは、液滴の運動エネルギーと表面エネルギーで保存されています。したがって、液滴の運動エネルギーの増加は、液滴のサイズの減少に関連しています。さらに、液体フィルムは振動表面の非常に薄い層を占め、アトマイザーの表面にほぼ付着するため、表面張力の低下は蒸気キャビテーション気泡の成長を増加させる可能性があります。 これにより、アトマイザーの表面にある薄い液体フィルムのバブル崩壊が発生し、液滴が小さくなりますが、高速で散布します。
操作パラメーター（機器パラメーター、物理的および化学的特性、液滴の流量を含む）を使用した液滴サイズの変動に従って、液滴サイズを予測するための相関式が確立されました。 初期近似として、最も単純な方法は、操作パラメーター（機器パラメーター、物理的および化学的特性、液滴の流量を含む）を備えた液滴サイズの変動に応じて独立変数の電力法則が変化すると仮定して、フィッティング相関に基づいています。 初期近似として、最も単純な方法は、独立変数の電力法の変化 （q、μ、μ、σ、ρ、f、i） 、および得られた最良のフィッティング相関の変更に基づいています。
（可変範囲 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 S/M2、 I = 15907–913752.9 W/M2）。
霧化の一般的な変数
午前 | チップ振幅 （m） | t | 液体フィルムの厚さ （m） |
C | 液体の音速 培地 （m/s） | U | 音波の速度 （m/s） |
DP | 液滴直径 （m） | μ | 液体粘度 （ N S/ M² ） |
f | 励起周波数 （1/s） | λ | w avelength （m） |
I | 超音波強度 （w/ m² ） | ρ | 液体密度 （kg/ m³ ） |
Q | 体積流量 （m³ / s） | σ | 表面張力 （n/m） |
Qcrit | 臨界ボリュームフロー （m³ / s） | S | アトマイザーの表面積 （ m² ） |
