Атомизација млазница - прилагођена решења прецизних спреја

1. Увођење

Млазница за атомизацију је прецизна компонента дизајнирана да разбије течности у фине капљице или контролише узорке спреја, Процес је неопходан у индустријама у распону од хемијске прераде и производње електричне енергије на фармацеутски производи и пољопривреду.

Претварањем континуираног течног тока у спреј предвидљиве дистрибуције величине капљица, АтОмизирање млазница омогућавају ефикасно сагоревање, хлађење, влажност, премаз, и хемијске реакције.

Важност атомизације лежи у унапређењу површинских подручја: Течност која се распршује у капљице у микронском величини повећава његову контакт подручју неколико налога величине, Убрзање процеса топлоте и масе.

На пример, у индустријским горионицима, Атомизирани капљици за гориво брзо испаравају, Осигуравање потпуног сагоревања и смањење емисије НОКС. У сушилицима за прскање, Прецизно контролисана атомизација одређује величину честица производа, Садржај влаге, и доследност.

2. Шта је млазница за атомирање?

Ан Атомизиран млазница је уређај за дисперзију течности дизајниран да претвори континуирани течни ток у спреј контролисаних капљица.

Ова трансформација је звана атомизација-Исти се постиже применом енергије у облику високог притиска течности, компримовани гас, или механичка сила за превазилажење кохезивних сила течности.

Резултат је фино дистрибуиран спреј са одређеним величинама капљица, стопе протока, и узорци прскања прилагођени захтевима процеса.

У срцу, млазница за атомирање врши три критичне функције:

1. Разбијање течности: Превладавање површинске напетости и кохезивних сила за распад течности у фине капљице.
2. Дистрибуција распршивања: Усмеравање капљица у дефинисани образац (конус, вентилатор, шупљи конус, или магла) За чак и покривање.
3. Контрола величине капљица: Израда капи спектар обично се креће од 10 μм (Ултрафине магле) до неколико стотина микрона (груби спрејеви), У зависности од примене.

Од а Перспектива механике течности, Атомизација се ослања на интеракцију диференцијала притиска, силе смицања, и турбуленција. На пример:

• У Атомизација притиска, течност је приморана прецизно обрађеним отвором на притисцима који често прелазе 50 бара, Стварање млазница са великим брзинама које се распадају по изласку.
• У Ат атхид-асион или твин-течност, Компримовани ваздух комуницира са течношћу на врху млазнице, користећи аеродинамичко средство за производњу мањих, више уједначених капљица у нижим течним притисцима.
• У Ултразвучна атомизација, Механичке вибрације пробијају течност у капљице микрона без високог притиска или ваздуха.

Способност да се Управљачка величина капљица и геометрија распршивања је оно што разликује млазницу за атомизацију од једноставног течног млаза.

Ова прецизност омогућава атомизацију млазница неопходним у процесима у којима пренос топлоте, Ефикасност сагоревања, уједначеност премаза, или реакција кинетике директно зависе од карактеристика распршивања.

3. Врсте атомизирања млазница

Атомизирање млазница се може класификовати према њиховим Механизам атомизације, Извор енергије, и Перформансе за прскање.

Свака врста је дизајнирана да уравнотежи величину капљице, угао за прскање, капацитет протока, и оперативна ефикасност. Испод су примарне категорије:

Млазнице за атомирање притиска

• Принцип: Течност је под притиском на висок ниво (20-200 бар) и присиљени кроз прецизно-инжењерирану отвору или вртложну комору.
  Како течност излази, нагли пад притиска претвара енергију притиска у кинетичку енергију, генерисање изузетно великих брзина.

  

  Унутрашња турбуленције и центрифугалне силе унутар млазнице разбијају течни лист или млаз у лигаменте, који се даље распада у капљице.
  Квалитет атомизације зависи од геометрије млазнице, Ниво притиска, и течна вискозност.

• Распон величине капљица: 50-400 μм (У зависности од величине притиска и отвора).
• Обрасци спреја: Чврсти конус, шупљи конус, вентилатор.
• Апликације: Убризгавање горива (дизелски мотори, гасне турбине), сушење у спреју, Пољопривредно прскање.

Близанка (Који помаже ваздуху) Атомизирање млазница

• Принцип: Атомизација се постиже директном интеракцијом између течности под притиском и гасом са високим брзином (обично компримовани ваздух).
  Док гас точе кроз уски одломци, убрзава се на брзине у близини звука, Производња снажних сила смицања.

  

  Ове снаге дестабилизују течни млаз или лим, кидајући га у фине капљице.
  Зависно од конфигурације (Унутрашње мешање или спољно мешање), Атомизација може бити веома флексибилна, Омогућавање прецизне контроле преко величине капљица и угао прскања чак и на ниским стопама протока течности.

• Распон величине капљица: 10-100 μм (финији и више униформних од млазница на притиску).
• Предности: Ефикасно на ниским течним притисцима; Омјер високих резултата; Одлично за вискозне или лепљиве течности.
• Апликације: Превлака за прскање, влажност, Коморе за сагоревање, хемијски реактори.

Ултразвучни атомирање млазница

• Принцип: Пиезоелектрични претварач вибрира на ултразвучним фреквенцијама (20-120 кХз), преношење звучне енергије у течни филм на површини млазнице.
  Ово ствара стајати капиларних таласа, и када амплитуала прелази критични праг, Гребе ових таласа избацују се као униформне капљице.

  

  За разлику од механичке атомизије, Није потребан ваздух под притиском или висок течни притисак.
  Атомизација је енергетски ефикасна, производи минималан прекривач, и нуди прецизну контролу величине капљица, Идеално за осетљиве процесе.

• Распон величине капљица: 10-50 μм (врло уска дистрибуција).
• Предности: Није потребан компримовани ваздух; миран рад; веома енергетски ефикасан; отпоран на клошки.
• Апликације: Медицински маглификатори, премаз електронике, фармацеутски производи, прецизно влажење.

Ротацијски атомизирање млазница

• Принцип: Течност се уводи на брзу ротирајућу шољу или диск (1,000-50.000 о / мин).
  Центрифугалне снаге возе течност према споља, формирање танког филма на ротирајућој површини. На ивици диска, Филм се распада у лигаменте, а затим за капљице.

  

  Величина капљице регулише се брзином ротације, Стопа течности, и површинска напетост.
  Јер атомизација је независна од течног притиска, Ротари млазнице рубљају ефикасно течности високе вискозности и испоручују уједначену дистрибуцију капљица на индустријским вагама.

• Распон величине капљица: 20-200 μм (Зависно од брзине ротације).
• Предности: Велика пропусност, Униформ спектар капљица, прилагодљив вискозним течностима.
• Апликације: Сушење у спреју (млечни прах, керамика), рибање гаса, Процеси великих превлака.

Специјализовани хибридни атомизирање млазница

• Принцип: Ови дизајни интегришу више механизма за атомизацију за решавање одређених индустријских потреба.
  На пример, Хидраулички-пнеуматски хибриди комбинују ињекцију течности високог притиска са макаром за ваздушни асистенцију за оптимизацију атомизације за променљиве оптерећења.
  Електростатички атомизери примењују електричну накнаду за капљице, Повећавање адхезије на подлоге ЦоуЛомбиц атракција.

  

  Атомизери за паре користе паре високе енталпи који не само да чине течност, већ и загреју и делимично га испаравају, Побољшање ефикасности сагоревања у рафинеријским горионицима.

• Предности: Прилагодљиво за јединствене услове рада и течности.
• Апликације: Сликарство високо прецизности, рафинерије, Напредни системи за превлачење.

4. Избор материјала за атомирање млазница

Одабир праве материјале за атомизујућу млазницу је пресудан за њен дуговечност, перформансе, и компатибилност са атомизираним течностима и радним условима.

Избор материјала утиче на отпорност на ерозију, наступ корозије, топлотна стабилност, доношење, и коштати.

Кључни материјални захтеви за атомирање млазница

• Ерозија и отпорност на хабање: Течности велике брзине или абразивне честице укидају на отвори млазнице и унутрашње површине узрокују хабање.
  Материјали се морају одупријети ерозији, Посебно за близанско-течно или силодије спрејеве.
• Отпорност на корозију: Млазнице могу да контактирају корозивне течности - од киселина и база до растварача и хлорида који захтевају хемијски отпорна на металургију.
• Термичка стабилност: Неке апликације укључују повишене температуре (Нпр., Стеам-асион горионике или пећи спрејеви), захтевају легуре које задржавају механичку прецизност на топлоти.
• Могућност површинске завршнице: Орификаторски квалитет површине мора омогућити доследну формирање капљица и спречити да материјали за зачепљење треба да преузму фину обраду или добро полирање добро.
• Производња разматрања: Сложене унутрашње геометрије захтевају материјале компатибилне са прецизним обрадом, ЕДМ, ласерско бушење, или додатна производња.
• Трошак и доступност: За високо трошење, окружења високог јачине, Пожељни су економични, али робусни материјали су пожељни.

Опције заједничких материјала за атомирање млазница

5. Производни процеси за атомирање млазница

Перформансе и трајност атомизације млазница снажно утичу процес производње.

Прецизна обрада ЦНЦ-а

• Принцип: Високо прецизни стругови и глодански центри користе се за машине за млазницу млазница и орифичка геометрије са солидних металних залиха (Нпр., нерђајући челик, месинга).
  Толеранције од ± 5-10 μм могу се постићи за пречнике отвора.
• Предности:

• • Одлична димензионална тачност и поновљивост.
  • Глатке унутрашње површине смањују зачепљење и узнемиравање протока.
  • Погодно за прототипирање и масовну производњу.

• Апликације: Широко се користи за индустријске млазнице за прскање, млазнице за храну, и атомизери опште намене.

Инвестиционо ливење

• Принцип: Метода изгубљеног воска ствара сложене геометрије млазница, праћено керамичком шкољком ливење са легурама као што су нехрђајуће челик или легуре на бази никла.
  Обрада пост-ливења пречишћава критичне површине.
• Предности:

• • Омогућава замршеним унутрашњим каналима није могуће са обрадом.
  • Погодно за високо-температурне и високо-корозивне апликације.
  • Производи компоненте у близини нето облика, смањује отпад.

• Апликације: Млазнице за пловне турбине, млазнице хемијских реактора, Аероспаце Атомизери горива.

Металургија у праху & Обликовање у ињекцији метала (Мим)

• Принцип: Фино метални прах су збијени или убризгавани обликовани у компоненте млазнице близу нето облика, Затим је синтерован на високој температури да би се постигла пуна густина.
• Предности:

• • Економичан за мали, сложене геометрије.
  • Може да интегрише више функција (канали, нити) У једном процесу.
  • Доследна микроструктура са контролисаном порозношћу.

• Апликације: Медицински уређаји за прскање, Компактни атомизери, Прецизни убризгаји горива.

Додатна производња (3Д Штампање)

• Принцип: Оложење слојева од слоја метала (СЛМ / ДМЛС) или керамички прахови омогућавају слободу дизајна, Омогућавање решетких структура и микроканела.
• Предности:

• • Флексибилност екстремних дизајна (закривљени канали, Унутрашње путеве хлађења).
  • Нема потребе за калупама, Идеално за брзо прототипирање.
  • Омогућава лагану ипак јаку дизајне.

• Апликације: Прилагођене млазнице дизајниране за ваздухопловство, Прототипови истраживања, Медицинска атомизација.

Керамичка обрада

• Принцип: Керамичке млазнице производе се ливењем клизања, екструзија, или вруће изостатско прешање (Кук), праћено синтеровањем.
• Предности:

• • Изузетна тврдоћа и хемијска отпорност.
  • ЉУБАВНИ ЖИВОТ У КОРОЗИВНОМ ИЛИ АБРазивним окружењима.

• Апликације: Абразивна атомизација суспензија, Лабораторијске лабораторијске лабораторијске лабораторије.

Површински третмани & Завршњак

• Принцип: Процеси попут хонирања, лажење, полирање, или премаз (Нпр., Пвд, топлотни спреј) Побољшајте површине и перформансе млазнице.
• Предности:

• • Смањује трење и зачепљење.
  • Побољшава отпорност на хабање и корозију.
  • Продужени радни век под оштрим радним условима.

• Апликације: Атомизери високих перформанси, Системи за индустријски распршивање.

6. Карактеристике распршивања & Метрике перформанси

Перформансе се оцењују са неколико међусобно повезаних метрика:

• Средњи пречник саутер-а (СМД или Д32) - пречник сфере са истом омјером за јачину звука као и прскање.
  СМД је пресудан јер се директно уговори са упаравањем и реакционим стопама.
• Дистрибуција капљица - често одликује Д10, Д50 (средњи), Д90; Утешке дистрибуције корисне за једноличне премазе или удаљености терапије.
• Угао за прскање & узорак - шупљи конус, цео конус, вентилатор; Узорак утиче на покривање и локални пренос топлоте / масе.
• Брзина протока (К) и пад притиска (Δп) - Заједничко је одредити К на датом Δп; Хидраулична веза К = ц_д а √(2ДП / Р) (Орифичка једначина) даје скалирање првог реда.
• Ефикасност атомизације - Потребна је енергија по јединици запремине да би се постигла циљни СМД (Дизајн и економски метрички).
• Покривеност / униформност - мерено као маса по јединици Површина ВС Локација; Важно у наношењу премаза и пестицида.

7. Дизајнерске параметре & Скалирање

Перформансе млазница произилази из геометрије и услова рада:

• Орифице пречник и облик грла Одредите почетну скали за раскид млазнице.
• ГЕОМЕТРИЈА СВИРХ ТЕРМИ (угаони угао, Пречник коморе) Поставља течно дебљину и брзину филма у млазнице под притиском - на тај начин контролишу величину капи и шупље / потпуно понашање конуса.
• Омјер ваздуха за течност (Савет) у млазницама са близанцима је примарна контролна променљива: Повећање АЛР смањује СМД отприлике након законских емпиријских снага (СМД α АРР ^ -а, α обично 0,3-0,6).
• Својства течности: Висока вискозност и површинска напетост повећавају СМД; Виша густина маргинелно смањује СМД за дату унос у енергију.
• Радни притисак Повећава смицање и турбулентну енергију; За хидрауличне млазнице СМД често падне са све већим притиском грубо као СМД α Δп ^ -н (н ~ 0.2-0.5 у зависности од режима).

8. Индустријске примене атомизације млазница

АтОмизирање млазница се користе у разноликим индустријама, где прецизна контрола капљица директно утиче на ефикасност, Квалитет производа, и поштовање регулаторних стандарда.

Медицински и фармацеутски

• Случај: Небулизатори (Астма / КОПД третман), премаз дроге (Таблет Филмс), стерилни сушење спреја (Вакцине и биолошка).
• Тип млазнице: Ултразвучни (Небулизатори), који помаже ваздуху (превлака за таблет), ротациони (сушење у спреју).
• Специфиција: 316Л нерђајућег челика или ПТФЕ тела; Средњи пречник саутер-а (СМД) = 2-5 μм (Небулизатори); Стерилни дизајн у складу са ФДА 21 ЦФР део 177; Изградња без зона за асептичку употребу.
• Критични захтев: Величина капљица <5 μм да продре у дубоко ткиво плућа; потпуно усаглашеност 3-Санитарне стандарде и ЕХЕДГ За сигурност хране / фарма.

Аутомобили и производња

• Случај: Аутомобилско сликање, премаз уређаја, Убризгавање горива дизел мотора.
• Тип млазнице: Електростатички (сликање), који помаже ваздуху (метални премаз), притисак атомизирање (убризгавање горива).
• Специфиција: Алуминијум или 316л тело; СМД = 10-20 μм (сликање); Ефикасност адхезије ≥90%; Афр (Омјер ваздушног горива) = 10:1 за линије за облагање.
• Утицај: Смањује губитке за претрес 40-50%, Снижавање трошкова материјала и емисије ВОЦ-а.

Пољопривреда и прерада хране

• Случај: Прскање пестицида / хербицида, Сушење прскања млечног праха / кафе, Воћка за депилацију воћа.
• Тип млазнице: Електростатички (Прскање пестицида), ротациони (сушење у спреју), који помаже ваздуху (премаз).
• Специфиција: Полипропилен или 316л тело; СМД = 50-100 μм (прскање); Проток = 1-10 л / мин; Висока отпорност на корозију против ђубрива и киселе састојке хране.
• Утицај: Електростатичке млазнице смањују употребу пестицида 20-30% Док се побољшава уједначеност покривености.

Енергетски и еколошки системи

• Случај: Сагоревање котла за гориво, димну гасну гаспулфуризацију (ФГД), влажење биљака.
• Тип млазнице: Притисак атомизирање (сагоревање), ротациони (ФГД), ултразвучни (влажност).
• Специфиција: Керамички или волфрам карбидно тело; СМД = 50-100 μм (сагоревање); Отпорност на високу температуру до 1000° Ц; Распон протока = 10-100 л / мин (ФГД).
• Утицај: Ротари атомизирање млазница у ФГД-у постижу >95% Тако уклањање, састанак ЕПА ниво 4 Емисијски стандарди.

Металургија и прерада праха

• Случај: Атомизација растопљених метала за металургију праха, расхлађивање распршивање у континуираном ливењу, површински премаз.
• Тип млазнице: Атомирање гаса (металургија у праху), ротационо средство хлађења воде (прскање), који помаже ваздуху (топлотни премаз за прскање).
• Специфиција: Висококвалитетни нехрђајући или ватрогасни легури; контрола величине честица = 10-200 μм (метални прах); брзина хлађења >10⁴ К / С за фину микроструктуру.
• Утицај: Омогућава прашкасти производње додатака (нехрђајући, титанијум, Легуре никла) Са високом сферићом и ниском садржајем кисеоника.

9. Предности и ограничења

АтОмизирање млазница нуде јединствене предности перформанси у руковању течношћу и процесима распршивања, Али они такође долазе са оперативним изазовима.

Предности атомизације млазница

Прецизна контрола капљица

• Способан да произведе једноличне капљице 2 μм (Ултразвучни медицински маглификатори) до 200 μм (индустријски сушење спреја).
• Омогућава оптимизовану покривеност и смањену потрошњу материјала.

Свестраност широм медија

• Рукује течностима са вискозитетима 1 цп (водњак) до 500 цп (сирупс, превлаке).
• Може атомизирати горива, хемикалије, суспензија, Састојци о храни, и биолошка.

Ефикасност у кориштењу ресурса

• Електростатички и ваздушни дизајнирани дизајн смањују претрес 20-50%, Снижавање материјала и трошкова енергије.
• Побољшава пропусност система минимизирањем отпада.

Побољшани перформансе процеса

• У сагоревању: Мање капљице побољшавају мешање, Повећавање топлотне ефикасности до 10%.
• У пољопривреди: Фини капљици побољшавају таложење пестицида на лишћем, Смањење губитака од отпадања.

Компатибилност са оштрим окружењима

• Доступно у материјалима попут 316Л нехрђајући челик, Волфстен Царбиде, и керамика За високу корозију и отпорност на температуру.
• Континуирана услуга до 1000° Ц У енергетици и металуршким апликацијама.

Ограничења атомизације млазница

Ризик за зачепљење

• Фини отвори (Мали као 10-20 μм) су склони да се прикључују приликом руковања честицама или вискозним медијима без филтрације.

Потрошња енергије

• Млазнице за асистензије за ваздух и под притиском захтевају високу компримовани ваздух или пумпању.
• Пример: Типична млазница близанка може конзумирати 0.3-0,5 нм³ / мин компримованог ваздуха по млазници.

Хабање и ерозија

• Абразивни суспензију (Нпр., У преради минерала или ФГД системима) Уклони типа млазница, Промена угла распршивања и величине капљице.
• Тунгстен Царбиде и керамички савети ублажавају, али не елиминирајте хабање.

Одржавање и прекида средства

• Редовно чишћење и инспекцију потребни су за одржавање квалитета капљица.
• У системима фарма / хране, Додатне циклусе стерилизације (ЦИП / СИП) Повећати оперативне трошкове.

Осетљивост трошкова

• Напредни дизајни (ултразвучни, електростатички, прецизна ротарија) може бити знатно скупље од класичних млазница, Ограничавање усвајања у секторима погонских трошкова.

10. Поређење са осталим млазницама

11. Закључак - Практичне воде

Атомизација млазница су компоненте у центру у многим индустријским и комерцијалним системима.

Инжењерски изазов је мапа Циљеви процеса (испаравање, реакција, депоновање) до Параметри прскања (СМД, узорак, пропусност) а затим изаберите или дизајнирајте млазницу чија геометрија и оперативна коверта испоручују те параметре поуздано и економски.

Приоритете раној спецификацији СМД-а, проток, притисак, и карактеристике течности; Укључите планирање филтрације и одржавања; и размислите о напредном производном или паметном инструментацију за високу вредност, Хигх-прецисион апликације.

Често постављана питања

Шта је СМД и зашто је то важно?

СМД (Средњи пречник саутер-а) Да ли је пречник средњег простора за површину; То је најкориснији метрички метрички за процесе који су покренули површински простор (испаравање, хемијска реакција).

Како да смањим величину капљица?

Повећати енергију атомизације: Подигните течни притисак, Повећајте Аир / Стеам Ассист, Повећајте АЛР у млазницама са близанцима, или пређите на ултразвучну / електростатичку технологију за веома фине и уске дистрибуције.

Како да спречим зачепљење млазнице?

Филтрирајте токове у храни до величине честица много мањи од отвора млазнице (владавина палца: Филтрирајте мрежицу ​​≤ 1/3 Орифице пречник), Користите дизајне за самочишћење, или инсталирајте систем за бацк-флусх.

Када да одаберем ултразвучно атомизацију?

Када ниски проточни стопе, Веома уска дистрибуција капљица и слабе смицања (нежно руковање) су потребни - нпр., Медицински маглификатори, Дозирање мириса, микроенцапсулација.

Су електростатичке млазнице увек боље за премазе?

Побољшавају ефикасност преноса и смањењу прекривача, али захтевају проводљиве подлоге или пажљиво управљане услове пуњења; безбедност (искре) мора се размотрити са запаљивим премазима.