Bico de cone oco | Fundição de precisão & Soluções OEM

1. Introdução

O bico de cone oco é um componentes de atomização de fluidos altamente especializados que desempenham um papel indispensável nas indústrias que exigem Atomização fina, Altas proporções de superfície / volume, e contato eficiente de gás -líquido.

Ao contrário do cone completo ou designs de ventilador plano, bocais de cone oco geram um Padrão de pulverização anular com gotículas relativamente pequenas concentradas ao longo de uma banda circular, deixando o eixo central comparativamente seco.

Isso os torna a escolha preferida para umidificação, resfriamento evaporativo, esfregar, pulverização de pesticidas, e processos de combustão.

2. O que é um bico de cone oco?

UM Cone oco bocal é um dispositivo de pulverização de engenharia de precisão projetada para transformar um fluxo líquido em um atomizado finamente, Padrão de pulverização em forma de anel.

Ao contrário dos bocais completos de cone, que distribuem gotículas em todo o volume do cone, gotículas de líquido do bico de cone oco concentrado principalmente ao longo do ANELO PERIPERAL, deixando o centro relativamente seco.

Esta geometria única os torna particularmente eficazes em aplicações que exigem Atomização fina, Evaporação rápida, e grandes superfícies de interação a gás -líquido.

Princípio de trabalho

A operação fundamental de um bico de cone oco depende do Indução de redemoinho líquido:

• Indução de redemoinho: O fluido entra no corpo do bico através de um ou mais canais tangenciais, Grooves helicoidais, ou uma inserção de redemoinho.
• Formação do vórtice: O fluido adquire o momento angular, formando um filme líquido de rotação rápida dentro da câmara de redemoinho.
• Formação da folha: Como o líquido sai através de um orifício com precisão usinada, se espalha para fora devido à força centrífuga, Criando uma fina folha de líquido anular.
• Atomização: Esta folha se separa sob instabilidades de cisalhamento aerodinâmico e tensão superficial, formando um anel de gotículas finas em um padrão cônico.

Características definidoras

• Geometria de pulverização: Cônico com um interior oco, normalmente com ângulos de 40° a 140 °.
• Tamanho da gota: Atomização fina, muitas vezes no 10–200 μm intervalo, Dependendo da pressão e design do bico.
• Distribuição: Densidade uniforme de gotículas ao longo do perímetro do cone, Ideal para processos que exigem cobertura periférica mesmo.
• Hidrodinâmica: Altos números de Weber (Nós > 100) Nos intervalos operacionais, confirmam que a quebra de gotículas é dominada por forças inerciais, em vez de tensão superficial.

Por que a forma "oca" é importante

• Resfriamento & Umidificação: Maximiza a área de superfície para transferência de calor e massa.
• Secagem por spray & Combustão: Aumenta a taxa de evaporação devido a gotículas menores.
• Esfregar & Tratamento de gás: Garante alta eficiência de contato em sistemas de absorção.

3. Spray física & Métricas de desempenho

Métricas -chave

• Ângulo de pulverização (40° –140 °): Define a largura da cobertura.
• Taxa de fluxo (Q): Governado por diâmetro do orifício e diferencial de pressão (Q ∝ √δp).
• Tamanho da gota (D32, Vmd): Normalmente de 10 a 200 μm, crucial para evaporação e controle de deriva.
• Uniformidade de distribuição: Determina como o líquido é depositado ao longo do anel anular.
• Força de impacto: Moderado em comparação com fãs planos ou cones cheios, tornando-os adequados para resfriamento e umidificação, mas não a limpeza pesada.

Dinâmica fluida Insight

Nas pressões operacionais acima 5 bar, Os números de Reynolds excedem 10⁴, garantindo condições turbulentas.

O Número Weber (proporção de forças de tensão inercial para superfície) muitas vezes excede 100, confirmando isso As forças aerodinâmicas dominam a separação, cedendo bem, gotículas estáveis.

4. Materiais & Considerações de metalurgia

5. Tipos e geometrias internas de bocais de cone oco

O bico de cone oco pode ser amplamente categorizado pela maneira como eles geram o fluxo em turbilhão que forma o spray anular.

A escolha da geometria interna determina o ângulo de pulverização, Tamanho da gota, resistência ao entupimento, e desempenho geral.

Bocais espirais

• Projeto: Usa um corte espiral contínuo ou sulco helicoidal usinado no corpo do bico.
  Líquido flui ao longo do caminho em espiral, quebrando em córregos finos em cada borda, que coletivamente formam um spray de cone oco. Nenhuma câmara de redemoinho dedicada é necessária, tornando o design simples, mas altamente eficaz.
• Características: Ângulo de pulverização extremamente largo (até 180 °); Nenhuma câmara de redemoinho interna.
• Vantagens: Entupimento mínimo; lida bem com líquidos sujos e lamas.
• Aplicações: Lavagem de gás, torres de resfriamento, supressão de incêndio, Controle de poeira.

Bicos de redemoinho axial

• Projeto: Incorpora uma câmara de redemoinho posicionada diretamente atrás do orifício de saída.
  O líquido entra axialmente e é guiado em rotação por ranhuras em espiral ou uma inserção de redemoinho, criando um vórtice antes da descarga.
  A geometria da câmara (cilíndrico ou cônico) controla a uniformidade de pulverização e o tamanho da gotícula.
• Características: Bem definido, spray de cone oco fino com tamanho de gota fina.
• Vantagens: Alta uniformidade, cobertura precisa; Geometria compacta.
• Aplicações: Reatores químicos, umidificação, secagem por spray.

Bocais de entrada tangencial

• Projeto: Apresenta uma ou mais portas de entrada tangenciais no lado do bico, Forçar o fluido a girar rapidamente dentro de uma câmara de redemoinho cilíndrica.
  O vórtice resultante sai através de um orifício redondo, formando um padrão de cone oco. O tamanho e o número de portas tangenciais ditam a estabilidade do fluxo e a distribuição de gotículas.
• Características: Vortex forte com alto cisalhamento, produzindo distribuição estreita de gotículas.
• Vantagens: Padrão de pulverização muito estável; eficaz com líquidos de viscosidade baixa a média.
• Aplicações: Resfriamento a gás, pulverização de pesticidas, revestimento de superfície.

VANE-TYPE (Inserir) Bocais

• Projeto: Emprega uma inserção de palheta interna removível posicionada antes do orifício do bico. A palheta tem vários slots ou lâminas em ângulo que transmitem movimento de redemoinho controlado ao líquido.
  Geometria de palhetas (largura do slot, ângulo, contar) influencia diretamente o ângulo de pulverização e o tamanho da gota, e inserções podem ser trocadas para personalizar o desempenho.
• Características: Tamanho da gota ajustável por geometria de palheta; orifício facilmente substituível.
• Vantagens: Design de serviço; desempenho personalizado; manutenção mais fácil.
• Aplicações: Processamento de alimentos, Dessulfurização de gás de combustão (FGD), resfriamento de precisão.

Bocais de cone oco com vários orifícios

• Projeto: Consiste em vários pequenos orifícios dispostos circunferencialmente ao redor da face do bico.
  Cada orifício emite um bom jato que faz parte do spray de cone oco geral, combinando em um padrão anular uniforme.
  O design permite a escala da capacidade de fluxo simplesmente ajustando o número e o tamanho do orifício.

  

• Características: Altas taxas de fluxo com fluxos de gotículas distribuídos.
• Vantagens: Boa redundância; continua funcionando mesmo que um orifício tamancos.
• Aplicações: Resfriamento de alta capacidade, Irrigação em larga escala, supressão de incêndio.

6. Métodos de fabricação e controles de qualidade de bocais de cone oco

Métodos de fabricação

Fundição de precisão

• Processo: Usos elenco de investimento (cera perdida) ou fundição de areia de precisão. Um modelo de cera do bico é feito, revestido com pasta de cerâmica, Em seguida, derreteu para formar uma cavidade de molde.
  Liga fundida (Por exemplo, aço inoxidável, Hastelloy, ou cerâmica) é derramado, solidificado, e terminado por usinagem ou moagem.
• Vantagens: Capaz de produzir câmaras de redemoinho internas e grandes e grandes, Designs de uma peça; Excelente para ambientes de alta temperatura ou corrosivo.
• Aplicações: Scrubers de geração de energia, Reatores químicos, e torres de resfriamento em larga escala.

Usinagem CNC

• Processo: Começa com estoque de barras sólidas ou espaços em branco forjados. Multi-eixo CNC virando e moagem Máquinas cortam geometrias precisas, incluindo o orifício, slots de palheta, e câmara de redemoinho.
  Polimento final e aprimoramento Remover rebarbas e garantir tolerâncias apertadas (± 0,01 mm).
• Vantagens: Alta precisão dimensional, Excelente repetibilidade, e flexibilidade para baixo- para produção de volume de médio porte.
• Aplicações: Secagem por spray farmacêutico, bocais de saneamento alimentar, Resfriamento da turbina a gás.

Metalurgia em pó & Sinterização

• Processo: Pós finos de metais (aço inoxidável, carboneto de tungstênio) ou cerâmica (alumina, Zircônia) são pressionados em um dado sob alta pressão (200–800 MPa), então sinterizado a 1.000-1.500 ° C.
  Acabamento secundário, como moagem ou perfuração a laser, cria o orifício.
• Vantagens: Produz extremamente difícil, Materiais resistentes ao desgaste; permite o controle próximo da porosidade e microestrutura.
• Aplicações: Pulverização abrasiva, Desulfurização da caldeira a carvão, Indústrias de mineração e cimento.

Moldagem por injeção (Polímeros & Compósitos)

• Processo: Termoplásticos (Por exemplo, PP, PVDF, nylon) ou compósitos projetados são derretidos e injetados em moldes de aço a alta pressão.
  O resfriamento solidifica a parte, o que pode exigir um tratamento de desbaste ou superfície. Os reforços de vidro ou fibra de carbono podem ser adicionados para força.
• Vantagens: Baixo custo, Produção de massa escalável; resistente à corrosão e corrosão; ampla gama de formas alcançáveis.
• Aplicações: Pulverização agrícola, bocais descartáveis ​​de manuseio químico, Dosagem de tratamento de água.

Fabricação aditiva (3D impressão)

• Processo: Fabricação de camada por camada usando Fusão seletiva a laser (Slm) para metais ou Binder Jetting/estereolitografia para cerâmica/polímeros.
  Permite a fabricação de câmaras de redemoinho complexas, tipo treliça e caminhos de fluxo não lineares que aumentam a atomização. Pós-processamento (tratamento térmico, polimento) melhora a durabilidade e o acabamento.
• Vantagens: Ativa os designs impossíveis com a usinagem tradicional; Prototipagem rápida; Personalização em pequenos lotes.
• Aplicações: Canais de refrigeração aeroespacial, Atomizadores farmacêuticos, R&D de novas geometrias de spray.

Acabamento superficial & Tratamento térmico

• Processo: Depois de se formar, bicos passam por acabamento como polimento, aprimorando, ou batendo Para superfícies internas suaves.
  Tratamentos térmicos (carburismo, nitretagem, ou extinto & temering) Aumente a dureza.
  Revestimentos como PTFE, cerâmica, ou cromo duro são aplicados para reduzir o atrito e melhorar a resistência química/abrasão.
• Vantagens: Estende a vida útil do serviço, reduz o risco de entupimento, e aprimora a consistência do desempenho.
• Aplicações: Plantas de processamento químico, Sistemas de supressão de incêndio, ambientes marinhos.

Garantia de qualidade

• Inspeção dimensional (Cmm, Metrologia óptica).
• Teste de padrão de pulverização (grades de coleção, Mapeamento fotográfico).
• Caracterização do tamanho da gota (Difração a laser, PDPA).
• Certificação de material (MTCs, Teste de corrosão/erosão).

7. Vantagens & Limitações de bocais de cone oco

Principais vantagens

• Cobertura do perímetro: O spray anular reduz o uso de líquidos e evita a ssateação.
• Versátil: Trabalha com líquidos de baixa viscosidade para moderar lamas; faixa de pressão de 1 a 100 bar.
• Entupir & Resistente à erosão: Orifícios maiores e palhetas de redemoinho evitam bloqueio.
• Baixo impacto na superfície: Suave em superfícies delicadas, garantindo a cobertura.
• Eficiência energética: Requer menos energia de bombeamento do que o cone total ou o fluxo sólido para cobertura semelhante.

Limitações críticas

• Zona morta central: Centro não prejudicial para a cobertura de área inteira.
• Sensibilidade à pressão: Pulverizar ângulo e tamanho das gotículas mudam com flutuações de pressão.
• Menor impacto: Não é ideal para limpeza abrasiva ou aplicações pesadas.
• Limitação de alta viscosidade: Fluidos >5,000 CP precisa de maior pressão ou bocais aquecidos.
• Manutenção necessária: As palhetas de redemoinho podem acumular depósitos; limpeza periódica necessária.

8. Aplicações industriais do bico de cone oco

Um bico de cone oco é amplamente usado onde Cobertura do perímetro, umedecimento uniforme, e tamanho de gota controlada são críticos. As principais aplicações incluem:

Agricultura & Horticultura

• Até pesticida, herbicida, e distribuição de fertilizantes em torno das plantas.
• Reduz o uso de produtos químicos em 10 a 20% em comparação com os bocais de ventilador plano.

Resfriamento & Umidificação

• Torres de resfriamento, Umidificadores de HVAC, e sistemas de nebulização de estufa.
• Garante cobertura uniforme sem superfícies excessivas.

Proteção contra incêndio & Supressão

• Tampas de spray em forma de anel e áreas de perímetro e áreas de perímetro.
• Compatível com sistemas de aspersão aprovados pela NFPA.

Limpeza industrial

• Lavagem leve ou enxaguamento de equipamentos e transportadores delicados.
• Reduz os danos causados ​​pelo impacto em comparação com o cone total ou sprays de fluxo sólido.

Supressão de poeira & Manuseio de material

• Mineração, cimento, e instalações de material a granel para controlar a poeira no ar.
• O molhamento de perímetro eficiente impede a fuga de partículas.

Químico & Indústrias de processo

• Reatores de pulverização, lavagem de gás, e dosagem química.
• Fornece cobertura anular uniforme, minimizar zonas mortas.

9. Comparação com os tipos de bicos concorrentes

Resumo:

• Bocais de cone oco Excel in Cobertura de perímetro e aplicações de baixo impacto.
• Bocais completos de cone são melhores para uniforme, sprays de área cheia.
• Bocais planos de ventilador são ideais para Cobertura linear de superfície.
• Bocais de fluxo sólido fornecer Limpeza ou corte de alta força, Mas cobertura de área limitada.

10. Conclusão

Bocais de cone oco são ferramentas de precisão que redefine a eficiência nas interações gasosas-líquidas, resfriamento, e dosagem de precisão.

Seu padrão de pulverização anular - engenhado via dinâmica de fluidos de vórtice - área de superfície incomparável e eficiência de contato, tornando -os indispensáveis ​​em indústrias, da geração de energia a farmacêuticos.

Como as indústrias priorizam a sustentabilidade e as operações inteligentes, O bico do cone oco continuará evoluir - integrando sensores de IoT, 3Personalização impressa em D., e materiais ecológicos.

Para engenheiros e compradores, O sucesso está em entender as nuances técnicas do design, Seleção de material, e manutenção - alinhando as especificações do bico com aplicação precisa otimizar o desempenho e o custo do ciclo de vida.

Perguntas frequentes

Que material devo usar para um bico de cone oco em 98% ácido sulfúrico?

PTFE ou Hastelloy C276. PTFE resiste 98% ácido sulfúrico até 260 ° C com uma vida útil de 3 a 4 anos.

Hastelloy C276 é preferido para aplicações de alta pressão (≥50 bar) Devido à sua força superior (força de tração = 724 MPA). Brass ou 316L corroem dentro de 3 a 6 meses.

Os bocais de cone oco podem lidar com fluidos de alta viscosidade (Por exemplo, óleo de motor, 3,000 cp)?

Sim, com modificações:

(1) Use um bico de palheta de redemoinho com um orifício de 2 a 3 mm (orifícios maiores reduzem o entupimento);

(2) Aqueça o fluido a 60 ° C (reduz a viscosidade para ~ 1.000 cp);

(3) Aumente a pressão para 20 a 30 bar (vs.. 10 bar para água) Para manter DV50 = 80-100 μm.

Com que frequência devo limpar os bicos ocos de cone usados ​​no tratamento de águas residuais (5% sólidos)?

Semanalmente. Sólidos de águas residuais (5%) entupir orifícios mais rápidos do que fluidos limpos.

Limpo ao mergulhar em um 5% Solução de ácido cítrico (30 minutos) e escovar com uma escova de nylon macia. Instale a 10 Filtro em linha μM para estender os intervalos de limpeza a quinzenalmente.

Qual é a vida útil típica de um bico de cone oco na esfrega de gás?

2–3 anos para bicos 316L, 4–5 anos para hastelloy ou bicos de cerâmica.

Fatores que reduzem a vida:

(1) Abrasão química (Por exemplo, Limpando So₂ com refrigerante cáustico);

(2) Desgaste de partículas (Por exemplo, cinzas volantes no escape de usina);

(3) Má manutenção (Limpeza pouco frequente). Prolongar a vida usando bicos de cerâmica e limpando mensalmente.