Распылительная насадка

или Распылительная насадка распылитель — это устройство, облегчающее распыление жидкости за счет образования струи . Производство спрея требует фрагментации жидких структур, таких как жидкие листы или связки, на капли, часто с использованием кинетической энергии для преодоления затрат на создание дополнительной площади поверхности. Существует большое разнообразие распылительных форсунок, в которых используется один или несколько механизмов разрушения жидкости, которые можно разделить на три категории: разрушение слоя жидкости, струи и капиллярные волны. Распылительные форсунки имеют большое значение во многих случаях , когда распылительная форсунка спроектирована так, чтобы иметь правильные характеристики распыления . ^{[ 1 ]}

Распылительные форсунки могут иметь одно или несколько выпускных отверстий; сопло с несколькими выходами известно как составное сопло. Множественные выпускные отверстия на форсунках имеются на распылительных шарах, которые уже много лет используются в пивоваренной промышленности для очистки бочек и бочонков. ^{[ 2 ]} Распылительные форсунки варьируются от форсунок для тяжелого промышленного применения до аэрозольных баллончиков или распылителей для легких условий эксплуатации . ^{[ 3 ]}

Одножидкостные форсунки

Одножидкостные или гидравлические распылительные форсунки используют кинетическую энергию, сообщаемую жидкости, для ее разделения на капли. Этот наиболее широко используемый тип распылительной насадки более энергоэффективен при увеличении площади поверхности, чем большинство других типов. По мере увеличения давления жидкости поток через сопло увеличивается, а размер капли уменьшается. В зависимости от желаемых характеристик распыления используются многие конфигурации одиночных жидкостных форсунок.

простое отверстие

Простейшая одножидкостная форсунка представляет собой форсунку с простым отверстием, как показано на схеме. Эта насадка часто практически не распыляет жидкость, но направляет поток жидкости. Если падение давления велико, не менее 25 бар (2500 кПа; 360 фунтов на квадратный дюйм), материал часто мелко распыляется, как в дизельном инжекторе. При более низких давлениях этот тип форсунки часто используется для очистки резервуаров либо в виде распылительной форсунки с фиксированным положением, либо в виде вращающейся форсунки.

Распылительная форсунка с простым отверстием

Фасонное отверстие

Формованное отверстие имеет входное отверстие полусферической формы и выходное отверстие с V- образным вырезом, что обеспечивает распространение потока по оси V-образного выреза. распыление В результате получается плоскоструйное , которое полезно во многих случаях распыления, например, при покраске распылением.

Форсунка с плоскоструйным распылением

Одножидкостный с поверхностным столкновением

Сопло, направленное на поверхность, заставляет поток жидкости падать на поверхность, в результате чего слой жидкости распадается на мелкие капли. Эта плоскоструйная форсунка используется во многих сферах применения: от нанесения сельскохозяйственных гербицидов до покраски.

Поверхность соударения может быть сформирована в форме спирали для получения листа спиралевидной формы, напоминающей форму распыления с полным конусом или форму распыления с полым конусом. ^{[ 4 ]}

Спиральная конструкция обычно обеспечивает меньший размер капель, чем конструкция сопла вихревого типа, при заданном давлении и скорости потока. Эта конструкция устойчива к засорению благодаря большому свободному проходу.

Общие области применения включают очистку газов (например, десульфурацию дымовых газов , где более мелкие капли часто обеспечивают превосходную эффективность) и пожаротушение (где сочетание плотностей капель позволяет распылению проникать через сильные тепловые потоки).

Распылительная форсунка для поверхностного удара
Спиральная форсунка

Одножидкостный вихревой насос

Форсунки с вихревым распылением под давлением представляют собой высокопроизводительные устройства (с малым размером капли) с одной показанной конфигурацией. Неподвижный сердечник вызывает вращательное движение жидкости, которое вызывает завихрение жидкости в вихревой камере. Пленка выбрасывается по периметру выпускного отверстия, образуя характерный полый конус. Воздух или другой окружающий газ втягивается внутрь вихревой камеры, образуя воздушное ядро внутри закрученной жидкости. Для создания этой модели полого конуса используются многие конфигурации впускных отверстий для жидкости в зависимости от производительности сопла и материалов конструкции. Эта насадка используется для испарительного охлаждения и распылительной сушки.

Вихревая форсунка под давлением
Обратное сопло

Сплошной конус, одножидкостный

Одна из конфигураций сплошного конусного распылителя показана на принципиальной схеме. Однако лопастная конструкция вызывает вихревое движение жидкости; поток нагнетания заполняет все выпускное отверстие. При той же производительности и перепаде давления форсунка с полным конусом будет производить капли большего размера, чем форсунка с полым конусом. Покрытие является желаемой характеристикой такого сопла, которое часто используется для распределения жидкости по площади.

Сложный

Составное сопло — это тип сопел, в котором несколько отдельных одиночных или двух жидкостных сопел встроены в один корпус сопла, как показано ниже. Это позволяет контролировать размер капли и угол распыления.

Вихревая форсунка сложного давления с широким распылом.

Двухжидкостные форсунки

Двухжидкостные форсунки распыляют, вызывая взаимодействие высокоскоростного газа и жидкости. В качестве распыляющего газа чаще всего используется сжатый воздух, но иногда используют пар или другие газы. Многообразие конструкций двухжидкостных сопел можно разделить на внутреннее или внешнее смешение в зависимости от точки смешивания потоков газа и жидкости относительно поверхности сопла.

Двухжидкостный с внутренним смешиванием

Форсунки внутреннего смешивания контактируют с жидкостями внутри форсунки; одна конфигурация показана на рисунке ниже. В результате сдвига между высокоскоростным газом и низкоскоростной жидкостью поток жидкости распадается на капли, образуя высокоскоростную струю. Этот тип сопла имеет тенденцию использовать меньше распыляющего газа, чем распылитель с внешним смешиванием, и лучше подходит для потоков с более высокой вязкостью. Многие составные форсунки внутреннего смешения используются в коммерческих целях; например, для распыления мазута.

Двухжидкостный с внешним смешиванием

Сопла внешнего смешивания контактируют с жидкостями за пределами сопла, как показано на принципиальной схеме. Для распылительного сопла этого типа может потребоваться больше распыляющего воздуха и более высокий перепад давления распыляющего воздуха, поскольку смешивание и распыление жидкости происходит вне сопла. Падение давления жидкости для этого типа форсунки ниже, иногда жидкость втягивается в форсунку из-за всасывания, создаваемого распыляющими воздушными форсунками (сифонная форсунка). Если распыляемая жидкость содержит твердые вещества, может быть предпочтительным распылитель с внешним смешиванием. Этому распылителю может быть придана форма, обеспечивающая различные формы распыления. Плоский рисунок формируется с дополнительными воздушными отверстиями, чтобы сгладить или изменить форму выброса круглого поперечного сечения распыления.

Контроль двухжидкостного режима

Во многих приложениях используются двухжидкостные форсунки для достижения контролируемого небольшого размера капель в широком диапазоне операций. Каждое сопло имеет кривую производительности, а скорость потока жидкости и газа определяет размер капли. ^{[ 5 ]} Чрезмерный размер капли может привести к катастрофическому выходу оборудования из строя или оказать неблагоприятное воздействие на процесс или продукт. Например, в башне подготовки газа на цементном заводе часто используется испарительное охлаждение, вызванное распылением воды двухжидкостными форсунками в запыленный газ. Если капли не испаряются полностью и ударяются о стенку резервуара, пыль будет накапливаться, что может привести к ограничению потока в выпускном канале и нарушению работы установки.

Двухжидкостная распылительная форсунка с внутренним смешиванием
Двухжидкостная распылительная форсунка с внешним смешиванием
Двойное жидкостное сопло

Роторные распылители

Роторные распылители используют высокоскоростной вращающийся диск, чашку или колесо для выброса жидкости на высокой скорости по периметру, образуя полый конус распыления. Скорость вращения контролирует размер капли. Распылительная сушка и окраска распылением являются наиболее важными и распространенными вариантами использования этой технологии. Они также могут быть автоматическими.

Ультразвуковые распылители

этого типа В распылительных форсунках используется высокочастотная (20–180 кГц) вибрация для получения узкого распределения капель по размерам и распыления жидкости с низкой скоростью. Вибрация пьезоэлектрического кристалла вызывает капиллярные волны на поверхности сопла жидкой пленки. Ультразвуковые сопла могут сыграть ключевую роль в обеспечении высокой эффективности переноса и стабильности процесса, поскольку их очень трудно засорить. Они особенно полезны в покрытиях медицинского оборудования из-за своей надежности. ^{[ 6 ]}

Электростатический

Электростатический заряд распылителей очень полезен для обеспечения высокой эффективности переноса. Примерами являются промышленное напыление покрытий (краски) и нанесение смазочных масел. Зарядка происходит при высоком напряжении (20–40 кВ), но малом токе.

Факторы производительности ^{[ 7 ]}

Свойства жидкости

Почти все данные о размере капель, предоставленные производителями форсунок, основаны на распылении воды в лабораторных условиях при температуре 21 °C (70 °F). Влияние свойств жидкости следует понимать и учитывать при выборе насадки для процесса, чувствительного к размеру капли.

Температура

Изменения температуры жидкости не влияют напрямую на производительность форсунки, но могут влиять на вязкость, поверхностное натяжение и удельный вес, что затем может влиять на производительность распылительной форсунки.

Удельный вес

Удельный вес – это отношение массы данного объема жидкости к массе того же объема воды. При распылении основное влияние удельного веса Sg жидкости, отличной от воды, оказывает на производительность распылительного сопла. Все данные о производительности форсунок, предоставленные поставщиком, основаны на распылении воды. Для определения объемного расхода Q жидкости, отличной от воды, следует использовать следующее уравнение.

{Q_{f}}={Q_{water}}{\sqrt {\frac {1}{Sg}}}

Вязкость

Динамическая вязкость определяется как свойство жидкости сопротивляться изменению формы или расположения ее элементов во время течения. Вязкость жидкости в первую очередь влияет на формирование рисунка распыления и размер капель. Жидкости с высокой вязкостью требуют более высокого минимального давления, чтобы начать формирование распыла и обеспечить более узкие углы распыления по сравнению с водой.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение жидкости стремится принять минимально возможную величину, действуя как натянутая мембрана. Любая часть поверхности жидкости оказывает натяжение на соседние части или на другие объекты, с которыми она контактирует. Эта сила находится в плоскости поверхности, а ее величина на единицу длины представляет собой поверхностное натяжение. Значение для воды составляет около 0,073 Н/м (0,0050 фунт-фут _/ фут) при 21 °C (70 °F). Основное влияние поверхностного натяжения оказывается на минимальное рабочее давление, угол распыления и размер капли. Поверхностное натяжение более заметно при низких рабочих давлениях. Более высокое поверхностное натяжение уменьшает угол распыла, особенно на форсунках с полым конусом. Низкое поверхностное натяжение позволяет эксплуатировать форсунки при более низких давлениях.

Износ форсунок

На износ форсунок указывает увеличение производительности форсунки и изменение формы распыла, при котором ухудшается распределение (равномерность формы распыла) и увеличивается размер капель. Выбор износостойкого материала конструкции увеличивает срок службы сопла. Поскольку для дозирования потока используется множество одиночных жидкостных форсунок, изношенные форсунки приводят к чрезмерному расходу жидкости.

Материал конструкции

Материал конструкции выбирается с учетом свойств жидкости, подлежащей распылению, и окружающей среды, окружающей сопло. Распылительные форсунки чаще всего изготавливаются из металлов, таких как латунь , нержавеющая сталь и никелевые сплавы пластмассы, такие как ПТФЭ и ПВХ , а также керамика ( оксид алюминия и карбид кремния , но также используются ). Необходимо учитывать несколько факторов, включая эрозионный износ, химическое воздействие и воздействие высокой температуры.

Приложения

Автомобильное покрытие: Автомобильное покрытие требует, чтобы капли 10–100 мкм (0,39–3,94 мил размером ) равномерно наносились на подложку. Применение технологии распыления более заметно в процессе нанесения базового и прозрачного покрытий, которые являются последними этапами автомобильного покрытия. Среди прочего, роторные колокола, установленные на роботах, и распылители HVLP (большого объема, низкого давления) широко используются для окраски кузова автомобиля во время производства. ^{[ 8 ]} Для опрыскивания в сельском хозяйстве могут использоваться гидравлические, сдвоенные и вращающиеся форсунки: это обсуждается далее в разделе «Внесение пестицидов» .

См. также

Ссылки

^ Наср, Юл и Бендинг, «Промышленное распыление и распыление», Springer, 2002, ISBN 1-85233-611-0
^ Консультанты Кеннеди/Дженкса «Отчет об эффективности использования воды» https://clfp.com/wp-content/uploads/CLFP_Water-Use-Efficiency-Study_02-11-15_PART-3.pdf
^ США 5941462 , Сандор, Джозеф, «Насадка с регулируемым распылением для распылителя продукта», опубликован 24 августа 1999 г., передан Джону Р. Вудсу.
^ US 2804341 , Bete, John U., «Распылительные форсунки», опубликован 27 августа 1957 г., передан компании Bete Fog Nozzle Inc.
^ Пагкатипунан, К., Шик, Р., Максимизация производительности систем распылительных форсунок, Chem. инженер Программа, декабрь 2005 г.
^ Бергер, Харви (2006). «Использование ультразвуковых распылительных насадок для покрытия стентов, выделяющих лекарственные средства». Мед Аппарат Технол . 17 (9): 44–6, 48–9. ПМИД 17240688 .
^ Лефевр, Артур, Распыление и спреи , Полушарие, 1989, ISBN 0-89116-603-3
^ Пузеш, Садег; Акафуа, Нельсон; Сайто, Кодзо (2018). «Влияние технологии распыления автомобильной краски на эффективность переноса краски – обзор» . Труды Института инженеров-механиков, Часть D: Журнал автомобильной техники . 232 (2): 282–301. дои : 10.1177/0954407017695159 . S2CID 136435149 .

Внешние ссылки

Эксперимент месяца | Университет Миллерсвилля

[1] Наср, Юл и Бендинг, «Промышленное распыление и распыление», Springer, 2002, ISBN 1-85233-611-0

[2] Консультанты Кеннеди/Дженкса «Отчет об эффективности использования воды» https://clfp.com/wp-content/uploads/CLFP_Water-Use-Efficiency-Study_02-11-15_PART-3.pdf

[3] США 5941462 , Сандор, Джозеф, «Насадка с регулируемым распылением для распылителя продукта», опубликован 24 августа 1999 г., передан Джону Р. Вудсу.

[4] US 2804341 , Bete, John U., «Распылительные форсунки», опубликован 27 августа 1957 г., передан компании Bete Fog Nozzle Inc.

[5] Пагкатипунан, К., Шик, Р., Максимизация производительности систем распылительных форсунок, Chem. инженер Программа, декабрь 2005 г.

[6] Бергер, Харви (2006). «Использование ультразвуковых распылительных насадок для покрытия стентов, выделяющих лекарственные средства». Мед Аппарат Технол . 17 (9): 44–6, 48–9. ПМИД 17240688 .

[7] Лефевр, Артур, Распыление и спреи , Полушарие, 1989, ISBN 0-89116-603-3

[8] Пузеш, Садег; Акафуа, Нельсон; Сайто, Кодзо (2018). «Влияние технологии распыления автомобильной краски на эффективность переноса краски – обзор» . Труды Института инженеров-механиков, Часть D: Журнал автомобильной техники . 232 (2): 282–301. дои : 10.1177/0954407017695159 . S2CID 136435149 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

v т и Гидрокультура
Историческая гидрокультура
Типы	Аэропоника Аквапоника Акваскейпинг Гидропоника пассивный
Подтипы	Водный сад Бутылочный сад Глубоководная культура Короткий метод Приливы и отливы Фогпоника Микропоника Питательная техническая пленка Органическая гидропоника Органопоника Плантатор с автополивом Верхняя капельница
Субстраты	Древесный уголь Кокосовый торф Кизельгур Керамзитовый заполнитель Гравий Камни Лавовый камень Минеральная вата Перлит Пемза Рисовая шелуха Песок Вермикулит Древесное волокно
Аксессуары	Расти свет Гидропонные дозаторы Спринклер для орошения Датчик листа я не могу Распылительная насадка Таймеры Ультразвуковой гидропонный туманообразователь Охладитель воды
Связанные понятия	Альгакультура Аквакультура кораллов Аквакультура морских губок Сельское хозяйство в контролируемой среде Историческая гидрокультура Гидропоникум Палюдариум Питание растений Размножение растений Ризосфера Корневая гниль Вертикальное земледелие Аэрация воды
Категория Коммонс Викикниги Викиверситет