نازل مخروط کامل | راه حل های ریخته گری دقیق سفارشی

1. مقدمه

یک نازل مخروطی کامل تولید می کند پر شده (محکم) اسپری مخروطی در جایی که حتی توزیع انبوه استفاده می شود استفاده می شود, تأثیر, یا مرطوب کننده فله لازم است.

آنها در سراسر خنک کننده یافت می شوند, نظافت, سرکوب گرد و غبار, نردبان, دلهره/آتش سوزی, برنامه های کشاورزی و شستشوی فرآیند.

تعادل انتخاب صحیح زاویه اسپری, اندازه قطره, میزان جریان, فشار, سازگاری مادی و خطر خطر.

در این مقاله توضیح می دهد که چگونه نازل های مخروطی کامل کار می کنند, اندازه گیری معیارهای عملکرد, مواد و گزینه های تولید را مرور می کند, لیست حالت های خرابی و کاهش عملی, مخروط کامل را با سایر انواع نازل مقایسه می کند, و لیست چک و چشم انداز یک خریدار در مورد نوآوری را ارائه می دهد.

2. نازل مخروطی کامل چیست?

تعریف

یک مخروط کامل نازل یک دستگاه اتم کننده است که یک مایع تحت فشار را تبدیل می کند (یا یک مخلوط گاز مایع) به یک جامد (پر شده) اسپری مخروطی - یعنی, حجم اسپری از محور مرکزی به لبه مخروط پر می شود, بدون خلاء مرکزی.

برخلاف نازل های مخروطی توخالی (که اسپری حلقوی دارند) یا نازل های فن مسطح (که یک فن 2D تولید می کند), طرح های مخروطی کامل تضمین می کند که هر نقطه در ناحیه اسپری قرار گرفتن در معرض سیال برابر را دریافت می کند.

نازل های مخروطی کامل هنگام توزیع انبوه یکنواخت انتخاب می شوند, تأثیر قابل پیش بینی, و پوشش مداوم در یک منطقه هدف مورد نیاز است (خنک کننده, شستشو, سرکوب گرد و غبار, غربال کردن, سیپ, و غیره).

دامنه ها و ویژگی های تعریف معمولی:

• زاویه اسپری (مجموع): تقریباً 15° - 120 درجه (انتخاب شده برای مطابقت با قطر اسپری در یک پرتاب معین).
• خیش / خانواده دره: اندازه سوراخ های فردی معمولاً دامنه 0.1-10 میلی متر; الگوهای چند سوراخ به طور گسترده ای برای بهبود افزونگی و مقاومت در برابر گرفتگی استفاده می شود.
• توزیع قطرات: طرح های کامل مخروط تولید توزیع های باریک در اندازه قطرات; محصولات با کیفیت بالا اغلب به دست می رسند DV90/DV10 نسبت نزدیک 3:1 یا در فشار رتبه بندی بهتر.
• برنامه: جایی که یکنواختی پوشش منطقه یا تأثیر مکانیکی (شار حرکت) اهمیت بیش از اتمی سازی بسیار خوب است.

یک نازل مخروطی کامل چگونه کار می کند?

اسپری در سه مرحله مهندسی شده در داخل نازل تشکیل شده است:

تهویه جریان & نسل

مایع تحت فشار برای اولین بار در یک محفظه داخلی شرط می شود.

طراحان معمولاً از ورودی های مماس استفاده می کنند, ون های محوری/مماس یا سوراخ های جبران (به طور معمول 2-6 مسیر خوراک یا 3-6 عناصر پره) برای تبدیل جریان محوری به حرکت چرخشی.
گرداب حاصل با عمل گریز از مرکز سیال را به سمت بیرون نیرو می دهد, آماده سازی آن برای خروج از نازل به عنوان یک حلقه یا ورق یکنواخت توزیع شده.

ورق مخروطی (یا خوشه جت) تشکیل

جریان چرخش از طریق یک دهانه دایره ای خارج می شود (مجرد) یا یک خوشه مرتب شده از حفره های کوچک.

هندسه (قطر دهانه, لب, ابعاد اتاق) جریان چرخش را به a تبدیل می کند ورق مایع مخروطی در حال گسترش یا طرفدار جت های همپوشانی که در کنار هم حجم مخروط را پر می کنند.

ضخامت ورق کوچک است (ترتیب میکرون) و با شعاع گسترش یابد.

تجزیه ورق به قطرات

هنگامی که ورق یا جت وارد هوای محیط می شوند ، با رقابت بین نیروهای اینرسی ، به قطرات قطعه قطعه می شوند, برشی آیرودینامیکی و تنش سطحی.

مکانیسم تجزیه - و بنابراین توزیع اندازه قطرات - با سرعت خروج کنترل می شود, هندسه, خواص مایع (تراکم, ولادی, تنش سطحی) و شرایط محیط.

3. معیارهای کلیدی عملکرد نازل های مخروطی کامل

عملکرد یک نازل مخروطی کامل توسط تعریف شده است شش معیار اصلی که حاکم بر پوشش اسپری است, راندمان سیال, و قابلیت اطمینان پردازش.

اینها معمولاً تحت تأیید هستند ISO 8022 (خصوصیات اسپری) وت روشهای تست ASTM D/E برای اطمینان از مقایسه در بین تولید کنندگان.

جدول معیارهای اصلی

4. مواد نازل مخروطی کامل

ماده یک نازل مخروطی کامل به طور مستقیم آن را تعیین می کند دوام, مقاومت در برابر خوردگی, هزینه, و مناسب بودن برای مایعات یا محیط های خاص.

مهندسان باید تعادل برقرار کنند قدرت مکانیکی, سازگاری شیمیایی, و مقاومت در برابر پوشیدن هنگام انتخاب مواد.

مواد مشترک برای نازل های مخروطی کامل

5. انواع نازل مخروطی کامل

نازل های مخروطی کامل را می توان بر اساس آنها طبقه بندی کرد هندسه داخلی, الگوی اسپری, و خصوصیات عملکرد.

در حالی که همه اسپری مخروطی جامد تولید می کنند, طراحی داخلی به طور قابل توجهی بر توزیع اندازه قطرات تأثیر می گذارد, یکسان بودن, و دامنه فشار عملیاتی.

نازل های مخروطی کامل جریان محوری

در طرح های محوری جریان, مایع در امتداد محور خود وارد نازل می شود و به A هدایت می شود محفظه قبل از خروج از طریق دهانه دایره ای.

• خصوصیات: توزیع قطرات یکنواخت, اندازه قطرات متوسط ​​تا بزرگ, دامنه جریان گسترده.
• برنامه: برج های خنک کننده, شستشوی گاز, سرکوب آتش سوزی.

جریان مماس (از نوع روتین) نازل های مخروطی کامل

در طرح های جریان مماس, مایع از طریق محفظه چرخش وارد می شود اسلات یا کانال های مماس, انتقال انرژی چرخشی قوی.

• خصوصیات: توزیع بسیار حتی اسپری, مقاوم در برابر گرفتگی به دلیل عبور زیاد جریان.
• برنامه: شستشوی اسپری, راکتورهای شیمیایی, سرکوب گرد و غبار.

نازل های مخروطی کامل مارپیچ

نازل های مارپیچی از a استفاده می کنند هندسه مارپیچ به جای محفظه چرخشی, شکستن مایع به چندین لایه مخروطی شکل.

• خصوصیات: مقاومت در برابر گرفتگی زیاد, زوایای اسپری گسترده (تا 120 درجه), نگهداری کم.
• برنامه: سولفوریزاسیون گاز دودکش (FGD), هوادهی فاضلاب, خنک سازی گازهای داغ.

نازل های مخروطی کامل با تأثیر بالا

این نازل ها جریان را به یک مخروط باریکتر با فشار ضربه بالاتر متمرکز می کنند.

• خصوصیات: حرکت بالا, قطرات بزرگ, نیروی برخورد قوی.
• برنامه: رسوب زدایی در کارخانه های فولادسازی, تمیز کردن سطوح, عملیات معدن.

نازل های تخصصی مخروطی

برخی از طرح ها برای کاربردهای خاص طراحی شده اند:

• نازل های مخروطی کامل اسپری ریز: قطرات کوچک تولید کنید (DV50 < 100 μM) برای مرطوب سازی یا پوشش.
• نازل های مخروطی کامل زاویه باز: برای کنترل گرد و غبار، مناطق بزرگ را با زاویه اسپری تا 120 درجه بپوشانید.
• نازل های مخروطی کامل ضد گرفتگی: دارای سطوح مقطع آزاد بزرگ برای رسیدگی به دوغاب ها و الیاف در فاضلاب.

6. روشهای تولید نازل مخروطی کامل

عملکرد و دوام یک نازل مخروطی کامل به شدت توسط آن تعیین می شود فرآیند تولیدی, که مستقیماً بر دقت ابعاد تأثیر می گذارد, پایان سطح, ثبات جریان, و مقاومت در برابر پوشیدن.

ریخته گری

• فرآیند: فلز مذاب (معمولا فولاد ضد زنگ, چدن, یا برنز) درون ماسه ریخته می شود یا سرمایه گذاری قالب هایی به شکل هندسه نازل.
• مزایا:

• • مقرون به صرفه برای نازل های بزرگ (>50 دهانه میلی متری).
  • اجازه می دهد تا محفظه های چرخشی داخلی پیچیده تشکیل شوند.

• محدودیت ها:

• • زبری سطح (RA 3-6 میکرومتر) ممکن است پس از ماشین سازی نیاز داشته باشد.
  • عیوب انقباض و تخلخل باید کنترل شود.

• برنامه: خنک کننده نیروگاه, اسکرابرهای شیمیایی, سیستم های اسپری سنگین.

قالب گیری تزریقی

• فرآیند: ترموپلاستیک (به عنوان مثال, PP, پی وی سی, PTFE, نایلون) ذوب شده و به قالب های دقیق تزریق می شوند.
• مزایا:

• • با حجم زیاد, تولید نازل های کوچک با هزینه کم (<20 میلی متر).
  • هندسه منسجم, سطوح داخلی صاف.
  • مقاومت در برابر خوردگی در برابر اسیدها و قلیاها.

• محدودیت ها:

• • محدود به پلاستیک یا مواد کامپوزیت.
  • مقاومت در برابر دما کمتر از فلزات (معمولاً ≤150 درجه سانتیگراد).

• برنامه: اسپری کشاورزی, غذا & بهداشت نوشیدنی, هوادهی فاضلاب.

ماشینکاری

• فرآیند: چرخش CNC, آسیاب کردن, و حفاری بدنه نازل و محفظه چرخش داخلی را از استوک میله جامد تولید می کند.
• مزایا:

• • دقت ابعادی بالا (01/0 میلی متر).
  • روکش دهانه صاف برای توزیع پایدار قطرات.
  • انعطاف پذیر برای نمونه سازی یا سفارشات سفارشی کم حجم.

• محدودیت ها:

• • هزینه بالاتر برای هر واحد.
  • محدود برای هندسه های بسیار پیچیده مگر اینکه با EDM ترکیب شود (ماشینکاری تخلیه الکتریکی).

• برنامه: نازل های فشار بالا برای رسوب زدایی, سرکوب آتش سوزی, روکش.

عملیات حرارتی

• فرآیند: پس از ریخته گری یا ماشین کاری روی نازل های فلزی اعمال می شود (به عنوان مثال, فروکش, خویشاوند, نیتیدر).
• توابع:

• • سختی را افزایش دهید (تا 40-50 HRC برای فولادهای ضد زنگ).
  • بهبود مقاومت در برابر فرسایش تحت جریان ساینده.
  • افزایش عمر خستگی در شرایط اسپری چرخه ای.

• برنامه: متالورژی, معادن, تمیز کردن اسپری با سرعت بالا.

درمان سطحی

• فرآیند: پوشش ها و تکنیک های تکمیلی مانند برق, پی وی پی (رسوب بخار فیزیکی), یا پوشش های سرامیکی.
• توابع:

• • کاهش اصطکاک و افت فشار در سراسر نازل.
  • مقاومت در برابر خوردگی را بهبود بخشید (کلرید, اسید, آب دریا).
  • افزایش عمر مفید در محیط های فرسایشی (دورتی, خاکستر بادی, گرد و غبار).

• برنامه: اسکرابرهای دریایی, راکتورهای شیمیایی, سولفوریزاسیون گاز دودکش (FGD).

7. مزایا و محدودیت های نازل مخروطی کامل

نازل های مخروطی کامل دستگاه های اسپری همه کاره هستند, متعادل کننده پوشش یکنواخت, مقاومت در برابر گرفتگی, و سازگاری, اما محدودیت های عملی دارند.

مزایا

• پوشش یکنواخت: UC = 80-100٪, حذف مناطق مرده. در کشاورزی, می تواند استفاده از آفت کش ها را کاهش دهد 15 ٪ پوند; ملاقات می کند NFPA 13 استانداردهای حفاظت در برابر آتش.
• تطبیق پذیری: سیالات را از 1 cP به 10,000 CP, و دما از -40 درجه سانتی گراد (مهر و موم الاستومری) تا 1,600درجه سانتیگراد (سرامیک).
• مقاومت در برابر گرفتگی: دهانه های بزرگتر و طرح های چرخشی باعث کاهش گرفتگی می شود 40 ٪.
• تاثیر متوازن: 0.1– ضربه 2 بار مناسب برای کاربردهای تمیز کردن ظریف و متوسط.

محدودیت ها

• اسپری بیش از حد: 10– 15 درصد اسپری بیش از حد, بالاتر از نازل های صاف فن (~ 5٪), بر وظایف دقیق تأثیر می گذارد.
• نیروی ضربه کمتر: نمی تواند با نازل های جریان جامد برای تمیز کردن سنگین مطابقت داشته باشد.
• حساسیت به فشار: زاویه اسپری ممکن است متفاوت باشد 5-10 ٪ با 10% نوسان فشار.
• سیالات با ویسکوزیته بالا: مایعات >5,000 cP برای اسپری یکنواخت به حرارت یا فشار بالاتر نیاز دارد.

8. استفاده از نازل های مخروطی کامل

نازل های مخروطی کامل به طور گسترده در صنایعی که در آن استفاده می شود توزیع یکنواخت سیال, کنترل ضربه, و مقاومت در برابر گرفتگی بسیار مهم هستند.

اسپری مخروطی جامد آنها تضمین می کند که هر نقطه در منطقه هدف پوشش ثابتی را دریافت می کند, آنها را برای ایده آل برای خنک کننده, نظافت, پردازش شیمیایی, و حفاظت در برابر آتش.

خنک کننده صنعتی و شستشوی گاز

• برج های خنک کننده: حتی توزیع آب بیش از بسته های پر برای بهینه سازی انتقال حرارت.
• سولفوریزاسیون گاز دودکش (FGD): نازل های مخروطی کامل راه حل های قلیایی را برای از بین بردن SO₂ در نیروگاه ها اتم می کنند.
• اسپری مبدل حرارتی: با خنک کننده یکنواخت تجهیزات را از استرس حرارتی محافظت می کند.

تمیز کردن و آماده سازی سطح

• نظافت صنعتی: در نوار نقاله استفاده می شود, مخازن, و خطوط لوله که در آن اسپری یکنواخت زباله ها را از بین می برد, باقیمانده, یا مقیاس.
• نزول در گیاهان فولادی: دوغاب آب ساینده برای حذف مقیاس اعمال می شود, بهره مندی از تأثیر مخروط کامل و طرح های مقاوم در برابر گرفتگی.
• تمیز کردن غذا و نوشیدنی: 316نازل های مخروطی کامل فولاد ضد زنگ مطابق با استانداردهای بهداشتی برای شستشوی محصولات شستشو, ظروف, و تجهیزات پردازش.

حفاظت از آتش

• نازل های مخروطی کامل به طور گسترده ای در آن استفاده می شوند سیستم های سرکوب آتش (NFPA 13 رعایت), ارائه پوشش سریع و یکنواخت در مناطق باز و محفظه تجهیزات.

کشاورزی و باغبانی

• استفاده از سموم دفع آفات و کود: اسپری مخروطی جامد پوشش یکنواخت محصولات را تضمین می کند و در عین حال ضایعات شیمیایی را کاهش می دهد.
• رطوبت: برای گلخانه یا تکثیر نهال, نازل های مخروطی کامل توزیع رطوبت ثابت را ارائه می دهند.

صنعت شیمیایی و فرآیند

• راکتورهای اسپری: توزیع یکنواخت واکنش دهنده را تضمین می کند.
• سرکوب گرد و غبار: مایعات اتمیزه شده سطوح بزرگ یا تسمه نقاله را برای کاهش ذرات معلق در هوا می پوشانند.
• کاربردهای پوشش: برای رسوب یکنواخت مایعات یا سوسپانسیون ها در خطوط تولید استفاده می شود.

9. حالت های شکست مشترک و عیب یابی

10. مقایسه با انواع نازل رقابتی

11. چک لیست انتخاب برای مهندسان و خریداران

• نیازهای فرآیند را تعریف کنید: جریان مورد نیاز (l/min), فشار (نوار), زاویه اسپری, فاصله انداختن, و اندازه قطرات مورد نظر.
• خواص سیال: تراکم, ولادی, تنش سطحی, خورندگی, غلظت مواد جامد معلق & اندازه ذرات.
• انتخاب مواد: مطابقت با شیمی و سایش (316سعادت, سرامامیک, سخت چهره).
• کاهش گرفتگی: طراحی متخلخل یا چند روزنه, تصفیه بالادست (مش ≤ 1/3 کوچکترین روزنه).
• تحویل & تست: درخواست جدول Cv/Q در مقابل ΔP, نقشه های اسپری در فشار طراحی و داده های قطرات D32 یا VMD.
• نصب & دسترسی: از جهت نازل اطمینان حاصل کنید, دسترسی به خدمات, شیرهای ایزوله و مفاد دمیدن.
• استراتژی یدکی: درج های سوراخ یدکی, سر نازل کامل برای تعویض سریع.
• مدارک مورد نیاز: گواهی مواد (MTC), تلورانس های تولید, گزارش های QC و گواهی های پوشش در صورت لزوم.

12. نوآوری های آینده: نازل های مخروطی هوشمند و پایدار

تکامل نازل های مخروطی کامل توسط دو روند کلیدی هدایت می شود: اینترنت اشیاء صنعتی (منزوی) ادغام و پایداری - هر دو با هدف بهبود کارایی و کاهش اثرات زیست محیطی.

فناوری نازل هوشمند

• سنسورهای تعبیه شده: نازل های مخروطی کامل با فشار, درجه حرارت, و سنسورهای جریان داده های بلادرنگ را به یک کنترل کننده مرکزی انتقال می دهند.
  این امر تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را امکان‌پذیر می‌سازد - به اپراتورها هشدار می‌دهد که قبل از کاهش عملکرد، مسدود یا فرسوده شوند. در یک نیروگاه, نازل های هوشمند زمان خرابی برنامه ریزی نشده را کاهش دادند 30%.
• دوقلوهای دیجیتال: کپی های مجازی نازل های مخروطی کامل عملکرد را در شرایط مختلف شبیه سازی می کنند (فشار, ویسکوزیته سیال).
  کشاورزان از دوقلوهای دیجیتالی برای بهینه سازی پارامترهای اسپری آفت کش استفاده می کنند, کاهش مصرف مواد شیمیایی توسط 20%.
• تنظیم خودکار: نازل‌های مخروطی کامل با حرکت الکتریکی (به عنوان مثال, Lechler AutoJet) امکان تنظیم از راه دور زاویه اسپری (15° -120 درجه) و نرخ جریان - ایده آل برای کاربردهای پویا (به عنوان مثال, نوار نقاله با سرعت متغیر).
  یک کارخانه فرآوری مواد غذایی از آنها برای تنظیم اسپری خنک کننده بر اساس دمای محصول استفاده می کند, قطع مصرف آب توسط 15%.

طراحی پایدار

• بهینه سازی جریان کم: طرح های جدید نازل (به عنوان مثال, شرکت سیستم های سمپاشی. سری LF) کاهش سرعت جریان توسط 30% ضمن حفظ پوشش و UC >85%.
  یک آتش نشانی شهرداری از این نازل ها استفاده می کند, پس انداز 500,000 لیتر آب سالیانه.
• مواد سازگار با محیط زیست: نازل های پلیمری زیست تخریب پذیر (به عنوان مثال, مبتنی بر PLA) برای کاربردهای کشاورزی یکبار مصرف در حال توسعه هستند, کاهش زباله های پلاستیکی.
  این نازل ها در داخل خاک تخریب می شوند 6 ماه, همسویی با اهداف اقتصاد دایره ای اتحادیه اروپا.
• 3سفارشی سازی D-Printed: 3چاپ D (با استفاده از موادی مانند فولاد ضد زنگ 316L یا سرامیک) تولید نازل های مخروطی کامل با طرح های پیچیده محفظه چرخشی را امکان پذیر می کند - یکنواختی اسپری را بهینه می کند (UC = 95% در مقابل. 90% برای نازل های ماشین کاری شده).
  به عنوان مثال, یک کارخانه داروسازی از نازل های چاپ سه بعدی برای پوشاندن قرص ها استفاده می کند, بهبود قوام محصول توسط 10%.

13. پایان

نازل های مخروطی کامل یک جزء اسپری انعطاف پذیر و پرکاربرد هستند که در آن خیس شدن, تاثیر یا پوشش منطقه لازم هستند.

زوج های تمرین خوب طراحی هندسه نازل و مواد صحیح با فیلتراسیون قوی و برنامه ریزی تعمیر و نگهداری.

ساخت و فناوری های سطحی مدرن امکان خیاطی برای خدمات ساینده و خورنده را فراهم می کند, در حالی که تولید افزودنی های نوظهور و سنجش نوید افزایش عملکرد بیشتر و هزینه های چرخه عمر کمتر را می دهد.

متداول

مخروط کامل در مقابل مخروط توخالی: چه موقع انتخاب کنید?

استفاده کردن مخروط کامل برای خیس شدن یکنواخت, تمیز کردن و جلوگیری از گرد و غبار; مخروط توخالی برای کارهای اتمیزه کردن و تبخیر/رطوبت سازی بسیار خوب.

چگونه فشار بر اندازه قطرات تأثیر می گذارد?

فشار بیشتر باعث افزایش سرعت خروج و برش آیرودینامیکی می شود, به طور کلی تولید می کند قطرات کوچکتر.

این رابطه غیر خطی است و به هندسه روزنه و خواص مایع نیز بستگی دارد.

چگونه می توانم خطر گرفتگی را کاهش دهم?

استفاده کردن چند روزنه طرح, بالادست صافی ها با مش ≤ 1/3 کوچکترین روزنه, در جایی که فرآیند اجازه می دهد، قطر دهانه بزرگتر را انتخاب کنید, یا استفاده کنید سرامامیک / متخلخل نازل.

طول عمر معمولی برای یک نازل مخروطی کامل?

بسیار وابسته به برنامه. در سرویس آب تمیز، یک نازل ضد زنگ ممکن است سالها دوام بیاورد; در سرویس دوغاب ساینده انتظار هفته ها را داشته باشید - مگر اینکه از قسمتهای سرامیکی/سخت استفاده شود.

لوازم یدکی بسازید & برنامه های بازرسی بر این اساس.