Zerstäuben von Flüssigkeiten

Abstract

Die Vorgange bei der Tropfenbildung lassen sich mit Hilfe von dimensionslosen Kennzahlen ubersichtlich darstellen. Man kann so fur die Flussigkeitsstromung durch Dusen deutlich die wichtigen Bereiche Abtropfen, Zertropfen und Zerstauben unterscheiden. In den beiden ersten herrscht meist eine laminare Stromung; es bilden sich Tropfen definierter GroBe. Das Zerstauben hingegen ist ein Strahlzerfall im turbulenten Stromungszustand mit einem breiten Tropfengrol3enspektrum. Als Zerstaubungsapparate finden vorwiegend Ein-und Zweistoffdiisen, Rotationszerstiuber sowie Sonderkonstruktionen Verwendung.Atomization of liquids. The process of droplet formation can be represented quite clearly with the aid of dimensionless factors. Thus, clear distinctioncan be made between dripping, spluttering and atomization for the flow of a liquid through nozzles. In the first two cases laminar flow dominates; droplets of a definite size are formed. Atomization, on the other hand, is conversion of a jet in a turbulent state of flow into a fine spray of droplets covering a wide size range. The most commonly used atomization apparatus include oneand two-substance jets, rotation atomizers, and special purpose jets. Einfuhrung und GrundlagenDie Bezeichnung ,,Zerstauben von Flussigkeiten" 1st allgemein ublich, obwohl nur in wenigen Fallen das Endprodukt Staub ist. Besser und treffender ware es deshalb, von ,,Verspruhen" zu sprechen. Fur das Zerteilen einer Flussigkeit, z. B. beim langsamen Auslaufen aus einem Becherglas, gibt es einige Grundbeziehungen. Den Einzeltropfen betreffend sind es die Oberflache des Tropfen A=nd2, das Volumen des Tropfens V=xd3/6 und die Masse des Tropfens : m = end3/6. Daraus erhalt man die wichtige Beziehung fur den Durchmesser des Tropfens: d = v w . Infolge der Grenzflachenspannung herrscht in einem Flussigkeitstropfen der Innendruck pi = 4o/d. Zum Beispiel herrscht in einem Wassertropfen vom Durchmesser d = 1 pm ein Innendruck von pi = 2,84 bar. In einem Tropfenkollektiv, einem sogenannten Spruh, sind weitere Beziehungen wichtig. Die Tropfenzahl einer in Tropfen aufgelosten Flussigkeitsmasse M ist n = 6M/nd3e. Als Beispiel sei 1 kg Wasser in die aul3erst feinen Tropfchen von d = 1 pm verspruht. Dabei betragt die Tropfenzahl Eine weitere wichtige Angabe ist die Oberflache der gesamten Tropfen A, = 6M/de. Fur obiges Beispiel betragt die Oberflache A , =. 6000 m' . Zum Zerteilen einer Fliissigkeitsmenge in feine Tropfen ist 3 = 1,9 . 1015. a b C ]64361.] Abb. 1. Benetzung und c an kegelig zugescharfter Kapillare. Tropfenbildung an Kapillaren, a bei Nichtbenetzung, b bei * Vortrag auf dem Jahrestreffen der Verfahrens-Ingenieure, 26. bis 28. Sept. 3979 in Nurnberg. ** Prof. Dr.-Ing. P . Schmidt und Dr.-Ing. P . Walzel, Fachgebiet Apparatetechnik im FB 13, Universitat Essen, Universitatsstr. 15, 4300 Essen 1. 1) Erlauterung der Formelzeichen am SchluB der Arbeit. Arbeit notig. Sie hangt bei niederviskosen Flussigkeiten im wesentlichen von der neugeschaffenen Oberflache ab und berechnet sich zu w = o ( A , -A , ) x oA,...

Comparison of Central Jet and Annular Sheet Atomizers at Identical Gas Momentum Flows

“…As the measurements indicate, an increase in the droplet size could be detected for both nozzle configurations with increasing dynamic viscosity. This result had already been observed by many researchers, who typically applied flow configuration (i). ,− As damping effects of the liquid phase cause this effect, the same influence for increasing the liquid viscosity was expected for flow configuration (ii). However, configuration (ii) shows a minor influence of viscosity on the droplet size.…”

“…For the liquid-jet annular gas stream configuration, a large number of studies on the atomization of low-viscosity liquids (η liq < 50 mPa·s) can be found in the literature. − A summary of the publications featuring η liq > 50 mPa·s was presented by Wachter et al The dynamic viscosity was varied in the range of η liq = 1–805 mPa·s. In general, an increase in the droplet diameter with increasing viscosity was reported. ,− This effect was explained by the damping effects of the liquid on the formation of instabilities. Furthermore, the dependency of the resulting droplet size on the spray morphology was demonstrated by Sänger, who subdivided the proposed droplet size correlation into membrane-type and fiber-type regimes.…”

Effects of automotive paint spray technology on the paint transfer efficiency – a review

“…Airless pressure atomizers have a higher TE than conventional air sprayers do and, because of their high fluid pressure, they can be used for a wider variety of coating applications. 73 Airless atomization converts the energy of the fluid under pressure into kinetic energy of the turbulent high-speed fluid jet which emerges from the nozzle into the stationary atmosphere. As a consequence, the shear forces arising from the jet’s speed into the air control atomization.…”

“…Schmidt and Walzel 73 found that, since inertial forces dominate atomization for airless pressure sprayers in comparison with surface forces, the creation of droplets from ligaments are delayed in time after emanating from a nozzle relative to that from other sprayers. Walzel 74 showed that the geometry of the airless spray nozzle can be a detrimental influence on the efficiency of converting ligaments into droplets.…”

Effect of gas jet angle on primary breakup and droplet size applying coaxial gas-assisted atomizers

“…Lasheras and Hopfinger [3] expanded the regime classification for different momentum flux ratios. Studies on the droplet size that resulted from this configuration applied Newtonian viscous liquids in a viscosity range of ηliq = 1 -100 mPa•s and GLR = 1 -12, and were conducted by Lorenzetto [4], Jasuja [5], Rizk [6] and Walzel [7]. For GLR < 1 and 4 liquid viscosities, Sänger et al [8] detected 2 different primary instability modes (flapping and pulsating) that influenced the resulting drop size.…”