Список технологий

Акустический институт

Распыление пневмоакустическое

Пневмоакустическое распыление - получение аэрозоля из жидкости с помощью акустических колебаний звукового и ультразвукового диапазона.

При акустическом распылении дисперсная фаза тонких суспензий и эмульсий переходит в аэрозоль.

Наиболее производительный способ распыления, нашедший применение в технике - пневмоакустический.

Производительность пневмоакустических распылителей достигает сотен литров в час. Характерной особенностью пневмоакустического распыления, отличающей его от обычного пневматического распыления, является высокая однородность размера капель - до 80%. Размер капель можно искусственно регулировать в пределах от 3 до 150 мкм.

Распылению могут быть подвергнуты практически любые вещества, находящиеся в жидкой фазе: вода, нефтепродукты, кислоты, расплавленные металлы.

В основу этого способа распыления положено подведение акустических колебаний в зону распыления через газ. Помимо акустических колебаний, жидкость подвергается воздействию газовых потоков, именно поэтому этот способ и получил свое название - пневмоакустический. В образовании аэрозоля принимают участие ударные акустические волны, возникающие при работе излучателя.

Имеющиеся экспериментальные данные подтверждают гидродинамическую природу сил, вызывающих сплющивание и дробление крупных капель, и демонстрируют пороговый характер этого эффекта.

Физический механизм дробления капли жидкости таков. В звуковом поле форма капли отклоняется от сферической вследствие действия поля, усредненного по времени давления на поверхности капли. На экваторе капли колебательная скорость больше, чем около полюсов, следовательно, давление на экваторе меньше, чем на полюсах (эффект Бернулли). Это вызывает сплющивание капли в направлении полюсов. При достаточно большой амплитуде колебательной скорости газа равновесия не существует - силы поверхностного натяжения не могут уравновесить растягивающих гидродинамических сил - и капля за конечное время сплющивается в бесконечно тонкую пленку. При достаточном сплющивании включается собственно механизм дробления - параметрическая неустойчивость жидкой пленки, колеблющейся в звуковом поле.

Диаметр получающихся капель зависит от частоты и коэффициента поверхностного натяжения, от вязкости и амплитуды звукового давления. При этом вязкость не влияет на процесс сплющивания, но замедляет или даже подавляет рост волн на пленке. Экспериментально, на примере распыления спирто-глицериновой смеси, доказано, что влияние вязкости оказалось очень значительным, например, при увеличении ее в 26 раз среднемассовый диаметр капель спирто-глицериновой смеси уменьшился в четыре раза.

Ниже приведены фотографии, сделанные нашими американскими коллегами из НАСА, на которых показан процесс разрушения одной сплющенной капли, находящейся в ультразвуковом поле.

Процесс разрушения сплющенной капли, находящейся в ультразвуковом поле.
Кадр 1 - капля сплющена в тонкий диск.
Кадры 2, 3 - на периферийной части диска появляются и увеличиваются капиллярные волны, вызванные параметрической неустойчивостью.
Кадр 4 - амплитуда волн достигают величины, сравнимой с толщиной диска.
Кадры 5, 6 - диск распадается на отдельные капли.
 

Технология пневмоакустического распыления жидкостей в газовой среде нашла свое техническое воплощение в специальных пневмоакустических распылителях (форсунках).


Контактная информация:
тел./факс: (499) 723-6810, факс: 126-8411, e-mail: ,
начальник центра технического маркетинга Фомин Василий Викторович.