Funktioniert die Ultraschallvernebelung?

Relevante Studien glauben, dass die Ultraschallzerstäubung der Prozess der Verwendung von Ultraschallenergie ist, um Flüssigkeit dazu zu bringen, feine Tröpfchen in der Gasphase zu bilden, dh Ultraschallwellen werden auf der Oberfläche der vibrierenden Flüssigkeit erzeugt, und der schwingungsspitze, der aus Amplitude besteht, trennt und bricht die Tröpfchen von der Oberfläche. Wenn die Ultraschallfrequenz zunimmt, werden die zerstäubten Tröpfchen dünner und feiner. Im Allgemeinen können unter der Einwirkung der Ultraschallschwingungsfrequenz feine Tröpfchen erhalten werden. Darüber hinaus kann das Ultraschallfrequenzfeld die Temperaturgrenzschicht in der Nähe der Wärmeübertragungsoberfläche eliminieren oder verdünnen, wodurch die Wärmeübertragung gefördert wird.

Es werden verschiedene Arten von Zerstäubungsverfahren verwendet, die nach dem Einfluss der Energieübertragung auf die Zerstäubung der Flüssigkeitsfilmoberfläche klassifiziert werden können. Mechanische oder traditionelle Zerstäubungsverfahren, wie die Zwei-Fluid-Zerstäubung, die Druckzerstäubung und die Rotationsscheibenzerstäubung, nutzen mechanische Energie, um die kinetische Energie einer Flüssigkeit unter Druck zu setzen oder zu erhöhen, so dass sie in Form von Tröpfchen abgebaut werden kann. Diese Prozesse benötigen mehr Energie und haben keine Kontrolle über die endgültige Größe und Auswurfgeschwindigkeit der Tröpfchen.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Zerstäubung kann sie effizienter sein und erfordert nur, dass elektrische Energie an den piezoelektrischen Wandler übertragen wird, um die Düse zum Schwingen zu bringen. Die Tröpfchen haben keine beweglichen Teile, nur die mechanischen Vibrationen, die durch die zugeführte elektrische Energie erzeugt werden, werden verwendet, um die Tröpfchen zu erzeugen. Da keine zusätzliche Energie benötigt wird, kann die Tröpfchengrößenverteilung besser gesteuert werden.

Die durchschnittlichen Durchmesser von Tröpfchen, die durch Kapillarpeaks bei erzwungenen Schwingungsfrequenzen von 10-800 kHz für verschiedene Arbeitsflüssigkeiten (einschließlich Wasser, Öl und geschmolzenes Wachs) erzeugt werden, und die Beziehung zwischen den durchschnittlichen Durchmessern von Strahltröpfchen wurden festgestellt. dp = 0,34*8π / ρf2

Kapillarwellen und Kavitationseffekte

Die Erzeugung der Ultraschallzerstäubung basiert auf Kapillarwelleneffekt und Kavitationseffekt. Bei der Einwirkung auf den 20-KHz-Zerstäubungskopf mit geringerer Leistung wird beobachtet, dass auf der Oberfläche des Zerstäubungskopfes eine gitterartige regelmäßige Struktur mit der gleichen Anzahl von Spitzen und Tälern pro Flächeneinheit besteht, die als Kapillarwellen bezeichnet werden. Diese geringe Leistungsaufnahme erzeugt Oberflächenstörungen ohne tatsächlichen Tröpfchenauswurf.

Kavitation ist ein mikroskopisches Phänomen, das mit bloßem Auge nicht direkt auf der Oberfläche des Zerstäubungskopfes beobachtet werden kann. Zwei verschiedene Arten von Tröpfchen wurden durch Den Zeitraffer der Kamera gefunden, nämlich nahezu kugelförmige Tröpfchen und Streifen, wobei Streifen höhere Geschwindigkeiten und nahezu kugelförmige Tröpfchen mit geringerer Geschwindigkeit aufweisen, wobei das Vorhandensein von Kavitation identifiziert werden kann.

Die Bildung von Hohlräumen in der Nähe der Zerstäuberoberfläche und im Flüssigkeitsfilm und der anschließende Kollaps dieser Hohlräume führt zur lokalen Freisetzung großer Energiemengen; Im Vergleich zu den niedrigen Auswurfgeschwindigkeiten, die bei Tröpfchenauswurf beobachtet werden, der durch Kapillarwellenausbreitung induziert wird, erhöht der Kavitationseffekt die Tröpfchenauswurfgeschwindigkeit erheblich. Gleichzeitig nimmt die von der Flüssigkeit an der Spitze des Zerstäubungskopfes eingenommene Oberfläche mit zunehmender Frequenz des Zerstäubers ab, was es schwierig macht, Kapillarwellen auf der Oberfläche einzufangen.