Sprey ağızlığı - Spray nozzle

Bir sprey ağızlığı sıvının bir ortama dağılmasını kolaylaştıran hassas bir cihazdır. püskürtmek. Nozullar üç amaç için kullanılır: bir sıvıyı bir alana dağıtmak, sıvı yüzey alanını artırmak ve katı bir yüzey üzerinde darbe kuvveti oluşturmak.[1] Çok çeşitli püskürtme nozulu uygulamaları bir dizi kullanmak sprey özellikleri spreyi tanımlamak için.[2]

Püskürtme nozulları, neden olmak için kullanılan enerji girdisine göre kategorize edilebilir. atomizasyon, sıvının damlalara ayrılması.[3][4] Püskürtme memelerinin bir veya daha fazla çıkışı olabilir; çok çıkışlı bir nozul, bileşik nozul olarak bilinir. Sprey nozulları, ağır endüstriyel kullanımlardan hafif hizmetlere kadar çeşitlilik gösterir Sprey tenekeleri veya sprey şişeler. [5]

Tek akışkan nozul

Tek sıvı veya hidrolik püskürtme memeleri, sıvıyı damlacıklara bölmek için sıvının kinetik enerjisini kullanır. En yaygın olarak kullanılan bu tür püskürtme memesi, yüzey alanı oluşturmada diğer türlerin çoğundan daha fazla enerji verimlidir. Sıvı basıncı arttıkça, nozülden geçen akış artar ve damla boyutu azalır. İstenen püskürtme özelliklerine bağlı olarak birçok tekli akışkan nozul konfigürasyonu kullanılır.

Düz delikli nozul

En basit tekli sıvı nozulu, şemada gösterildiği gibi düz bir delikli nozüldür. Bu nozül, çoğu zaman az miktarda atomizasyon üretir, ancak sıvı akışını yönlendirir. Basınç düşüşü yüksekse (en az 25 bar (2,500 kPa)), malzeme genellikle bir dizel enjektörde olduğu gibi ince bir şekilde atomize edilir. Daha düşük basınçlarda, bu tür bir nozul, ya sabit konumlu bir bileşik püskürtme nozülü ya da bir döner nozul olarak, genellikle tank temizliği için kullanılır.

  • Düz delikli püskürtme memesi

    Düz delikli püskürtme memesi

Şekilli delikli nozul

Şekilli delik, yarı küresel şekilli bir giriş kullanır ve bir V akışın V çentiğinin ekseninde yayılmasına neden olmak için çentikli çıkış. Bir düz fan sprey boyama gibi birçok sprey uygulaması için yararlı olan sprey sonuçları.

  • Düz fan püskürtme memesi

    Düz fan püskürtme kalıbı püskürtme memesi

Yüzeye çarpan tek sıvı nozulu

Bir yüzey çarpma memesi, bir sıvı akışının bir yüzeye çarpmasına neden olarak damlalar halinde parçalanan bir sıvı tabakasına neden olur. Bu düz fan püskürtme kalıbı nozulu, tarımsal uygulamadan birçok uygulamada kullanılmaktadır. herbisitler Kırpmayı boyamaya sıralamak için.

Çarpma yüzeyi, bir tam koni püskürtme modeline veya içi boş koni bir püskürtme modeline yaklaşan spiral şekilli bir tabaka elde etmek için bir spiral şeklinde oluşturulabilir.[6]

Spiral tasarım, belirli bir basınç ve akış hızı için genellikle basınçlı girdap tipi meme tasarımından daha küçük bir damla boyutu üretir. Bu tasarım, geniş serbest geçiş nedeniyle tıkanmaya karşı dayanıklıdır.

Yaygın uygulamalar arasında gaz yıkama uygulamaları (ör. baca gazı kükürt giderme daha küçük damlacıkların genellikle üstün performans sunduğu yerlerde) ve yangınla mücadele (damla yoğunluklarının karışımının güçlü termal akımlar yoluyla sprey nüfuzuna izin verdiği yerlerde).

  • Yüzeye çarpma püskürtme memesi

  • Spiral püskürtme memesi

Basınçlı girdaplı tek sıvı püskürtme memesi

Basınçlı girdaplı püskürtme nozulları, gösterilen bir konfigürasyona sahip yüksek performanslı (küçük damla boyutlu) cihazlardır. Sabit çekirdek, girdap odası içindeki sıvının dönmesine neden olan bir döner sıvı hareketini indükler. Çıkış deliğinin çevresinden, karakteristik bir içi boş koni püskürtme modeli oluşturan bir film boşaltılır. Hava veya çevreleyen diğer gaz, girdaplı sıvının içinde bir hava çekirdeği oluşturmak için girdap odasının içine çekilir. Meme kapasitesine ve yapım malzemelerine bağlı olarak bu içi boş koni modelini üretmek için birçok sıvı giriş konfigürasyonu kullanılır. Bu nozülün kullanımları, buharlaştırmalı soğutma ve püskürtmeli kurutmayı içerir.

  • Basınçlı girdap püskürtme memesi

  • Geri Dökülme Nozulu

Katı koni tek sıvı nozulu

Katı koni püskürtme memesinin konfigürasyonlarından biri şematik bir diyagramda gösterilmiştir. Bununla birlikte, kanat yapısı ile dönen bir sıvı hareketi indüklenir; boşaltma akışı tüm çıkış deliğini doldurur. Aynı kapasite ve basınç düşüşü için, dolu bir koni nozul, içi boş bir koni nozülden daha büyük bir damla boyutu üretecektir. Kapsama, sıvıyı bir alana dağıtmak için uygulamalar için sıklıkla kullanılan bu tür bir nozul için istenen özelliktir.

Bileşik nozul

Bir bileşik nozul, aşağıda gösterildiği gibi birkaç ayrı tek veya iki sıvı nozülünün tek bir nozul gövdesine birleştirildiği bir nozul tipidir. Bu, damla boyutu ve püskürtme kapsama açısının tasarım kontrolüne izin verir.

  • Bileşik püskürtme memesi

    Geniş desenli bileşik basınçlı girdap püskürtme memesi

İki akışkan nozul

İki akışkan nozul, yüksek hızlı gaz ve sıvının etkileşimine neden olarak atomize olur. Sıkıştırılmış hava çoğunlukla püskürtme gazı olarak kullanılır, ancak bazen buhar veya diğer gazlar kullanılır. İki-akışkan nozüllerin çok çeşitli tasarımları, ağızlık yüzüne göre gaz ve sıvı akımlarının karışma noktasına bağlı olarak dahili karışım veya harici karışım olarak gruplandırılabilir.

Dahili karışım iki akışkan nozullar

Dahili karışım nozülleri, nozül içindeki sıvılarla temas eder; yukarıdaki şekilde bir konfigürasyon gösterilmektedir. Yüksek hızlı gaz ve düşük hızlı sıvı arasındaki kesme, sıvı akımını damlacıklar halinde parçalayarak yüksek hızlı bir sprey üretir. Bu tip nozul, harici bir karışım atomizöründen daha az atomize edici gaz kullanma eğilimindedir ve daha yüksek viskoziteli akışlar için daha uygundur. Birçok bileşik dahili karışım nozulu ticari olarak kullanılmaktadır; örneğin, akaryakıt atomizasyonu için.

Harici karıştırmalı iki akışkan nozulları

Harici karışım nozulları, şematik diyagramda gösterildiği gibi nozül dışındaki sıvılara temas eder. Bu tip püskürtme memesi, sıvının karıştırılması ve püskürtülmesi nozülün dışında gerçekleştiği için daha fazla atomize edici hava ve daha yüksek bir atomize edici hava basıncı düşüşü gerektirebilir. Bu tip nozullar için sıvı basınç düşüşü daha düşüktür, bazen atomize edici hava nozullarının (sifon nozulu) neden olduğu emme nedeniyle nozüle sıvı çeker. Atomize edilecek sıvı katı maddeler içeriyorsa, bir harici karışım atomizer tercih edilebilir. Bu sprey, farklı sprey desenleri üretmek üzere şekillendirilebilir. Dairesel sprey enine kesit tahliyesini düzleştirmek veya yeniden şekillendirmek için ek hava delikleriyle düz bir model oluşturulur.

İki akışkan nozulların kontrolü

Birçok uygulama, bir çalışma aralığında kontrollü bir küçük damla boyutu elde etmek için iki sıvı nozul kullanır. Her nozülün bir performans eğrisi vardır ve sıvı ve gaz akış hızları damla boyutunu belirler.[7] Aşırı damla boyutu, yıkıcı ekipman arızasına yol açabilir veya işlem veya ürün üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Örneğin, bir çimento fabrikasındaki gaz şartlandırma kulesi, genellikle iki akışkan nozül tarafından toz yüklü gaza atomize edilen suyun neden olduğu buharlaşmalı soğutmayı kullanır. Damlalar tamamen buharlaşmazsa ve bir kap duvarına çarpmazsa toz birikir ve bu da çıkış kanalında potansiyel akış kısıtlamasıyla sonuçlanarak tesisin çalışmasını kesintiye uğratır.

  • Dahili karışım iki akışkan püskürtme memesi

  • Harici karışım iki akışkan püskürtme memesi

  • TwinFluid Nozul

Döner atomizörler

Döner atomizörler, sıvıyı yüksek hızda çevreye boşaltmak için yüksek hızlı dönen bir disk, fincan veya çark kullanır ve içi boş bir koni sprey oluşturur. Dönme hızı damla boyutunu kontrol eder. Püskürtmeli kurutma ve püskürtmeli boyama, bu teknolojinin en önemli ve yaygın kullanımlarıdır.

Ultrasonik atomizörler

Bu çeşit sprey ağızlığı bir sıvıdan dar damla boyutu dağılımı ve düşük hızlı sprey üretmek için yüksek frekanslı (20-180 kHz) titreşimi kullanır. Bir piezoelektrik kristalin titreşimi, meme yüzeyi sıvı filmi üzerinde kılcal dalgalara neden olur. Bir Ultrasonik nozul tıkanması çok zor olduğundan, yüksek aktarım verimliliği ve proses kararlılığının anahtarı olabilir. Güvenilirliklerinden dolayı tıbbi cihaz kaplamalarında özellikle faydalıdırlar.[8]

Ultrasonik Püskürtme Memesi

Elektrostatik

Spreylerin elektrostatik yüklenmesi, yüksek transfer verimliliği için çok kullanışlıdır. Örnekler, kaplamaların (boya) endüstriyel olarak püskürtülmesi ve yağlayıcı yağların uygulanmasıdır. Şarj yüksek voltajda (20–40 kV) ancak düşük akımdadır.

Nozul performans faktörleri[9]

Sıvı özellikleri

Nozul üreticileri tarafından sağlanan hemen hemen tüm damla boyutu verileri, laboratuvar koşullarında, 70 ° F (21 ° C) su püskürtmeye dayanmaktadır. Damla boyutuna duyarlı bir işlem için bir nozül seçerken sıvı özelliklerinin etkisi anlaşılmalı ve hesaba katılmalıdır.

Sıcaklık

Sıvı sıcaklığı değişiklikleri, nozül performansını doğrudan etkilemez, ancak viskoziteyi, yüzey gerilimini ve özgül ağırlığı etkileyebilir ve bu da daha sonra püskürtme nozülü performansını etkileyebilir.

Spesifik yer çekimi

Spesifik yer çekimi belirli bir sıvı hacminin kütlesinin aynı hacimdeki su kütlesine oranıdır. Püskürtmede, su dışındaki bir sıvının özgül ağırlığı Sg'nin ana etkisi püskürtme memesinin kapasitesi üzerindedir. Memeler için satıcı tarafından sağlanan tüm performans verileri, püskürtme suyuna dayanmaktadır. Sudan başka bir sıvının hacimsel akış hızını Q belirlemek için aşağıdaki denklem kullanılmalıdır.

Viskozite

Dinamik viskozite akış sırasında elemanlarının şeklindeki veya düzenindeki değişime direnen bir sıvının özelliği olarak tanımlanır. Sıvı viskozite, öncelikle püskürtme kalıbı oluşumunu ve damla boyutunu etkiler. Yüksek viskoziteye sahip sıvılar, püskürtme kalıbı oluşumuna başlamak için daha yüksek bir minimum basınç gerektirir ve suya kıyasla daha dar püskürtme açıları sağlar.

Yüzey gerilimi

yüzey gerilimi Bir sıvının% 50'si, gerilim altında bir zar görevi görerek, mümkün olan en küçük boyutu alma eğilimindedir. Sıvı yüzeyin herhangi bir kısmı, bitişik kısımlara veya temas ettiği diğer nesneler üzerine bir gerilim uygular. Bu kuvvet yüzey düzlemindedir ve birim uzunluk başına miktarı yüzey gerilimidir. Su değeri 21 ° C'de yaklaşık 0,073 N / m'dir. Yüzey geriliminin ana etkileri minimum çalışma basıncı, püskürtme açısı ve damla boyutu üzerinedir. Düşük çalışma basınçlarında yüzey gerilimi daha belirgindir. Daha yüksek bir yüzey gerilimi, özellikle içi boş koni memelerde püskürtme açısını azaltır. Düşük yüzey gerilimleri, nozulların daha düşük basınçlarda çalışmasına izin verebilir.

Meme aşınması

Nozül aşınması, nozül kapasitesindeki bir artış ve dağıtımın (püskürtme modelinin homojenliği) bozulduğu ve damla boyutunu artırdığı püskürtme modelindeki bir değişiklik ile gösterilir. Aşınmaya dayanıklı bir yapı malzemesi seçimi nozul ömrünü uzatır. Akışları ölçmek için birçok tek sıvı memesi kullanıldığından, aşınmış nozullar aşırı sıvı kullanımına neden olur.

Inşaat malzemesi

Yapım malzemesi, püskürtülecek sıvının akışkan özelliklerine ve nozulu çevreleyen ortama göre seçilir. Sprey nozulları en çok metallerden imal edilir, örneğin pirinç, Paslanmaz çelik, ve nikel alaşımları, ancak gibi plastikler PTFE ve PVC ve seramikler (alümina ve silisyum karbür ) da kullanılmaktadır. Aşındırıcı aşınma, kimyasal saldırı ve yüksek sıcaklığın etkileri gibi çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır.

Başvurular

Otomotiv kaplaması: otomotiv kaplaması, substrat üzerinde eşit şekilde biriken 10-100 mikron boyutunda damlacık gerektirir. Püskürtme teknolojisi uygulamaları, otomotiv kaplamada son aşamalar olarak ele alınan baz ve şeffaf kaplamalar sürecinde daha belirgindir. Diğerlerinin yanı sıra, robotlara ve hvlp (yüksek hacimli, düşük basınçlı) püskürtücüler üzerine monte edilmiş döner çanlar yaygın olarak kullanılmaktadır.[1]

Püskürtmeyle kurutma

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Lipp, Charles W., Pratik Püskürtme Teknolojisi: Temel Bilgiler ve Uygulama, 2012, ISBN  978-0-578-10090-6
  2. ^ Nasr, Yule ve Bending, "Endüstriyel Spreyler ve Atomizasyon", Springer, 2002, ISBN  1-85233-611-0
  3. ^ Lipp, C.W., Sprays Article, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 5th Ed 2005
  4. ^ W.R. Marshall Jr. Atomizasyon ve Püskürtmeli Kurutma, Am. Inst of Chem Engr. Monograf Serisi, 1954
  5. ^ US5941462A, Sandor, "Ürün püskürtücü için değişken püskürtme nozulu", yayınlanmış 1999 
  6. ^ J. U. Bete, Spray Nozzles, ABD Patenti 2,804,341, 1956
  7. ^ Pagcatipunan, C., Schick, R., Püskürtme Memesi Sistemlerinin Performansını En Üst Düzeye Çıkarın, Chem. Engr. Progr., Aralık 2005.
  8. ^ Berger Harvey (2006). "İlaç salan stentleri kaplamak için ultrasonik sprey nozullarının kullanılması". Med Cihaz Technol. 17 (9): 44–6, 48–9. PMID  17240688.
  9. ^ Lefebvre, Arthur, Atomizasyon ve Spreyler, Yarımküre, 1989, ISBN  0-89116-603-3