Правильный выбор сопла брызга
Реакции и увольнения
Понимание технологии сопла и как выбрать правильный дизайн насадка для вашей реакции или раздельного применения.
Многие реакции и увольнения связаны жидкостей и газов, и требуют больших жидкой поверхности должны быть созданы в рамках газа. Зачастую в таких ситуациях, форсунки используются для производства жидких капель, которые генерируют поверхности.
Инженер должен понимать, как использовать форсунку обеспечить оптимальные условия для осуществления желаемого результата. Применяя основные понятия технологии сопла, вы можете создать профиль капли, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям.
Это дело всей площади
Когда насадка брызг жидкости, он образует Сети, или связки (строки жидкости), так как она выдавливается через отверстия (рис. 1). Взаимодействия сопротивления воздуха и поверхностного натяжения нарушает эти на отдельные капли, что способна удерживать себя в руки, в их скорости. Очень крупные капли разделят еще больше, если окружающий воздух преодолевает сопротивление поверхностного натяжения.
Когда разбивается на капли жидкости увеличивается площадь поверхности резко. Для целей анализа, мы предполагаем, все капли сферической. Таблица 1 показывает отношения между размером капель, площадь поверхности, и капли в счет.
Для данного объема жидкости, режущие размер капли в половину производит в восемь раз больше капель и в два раза больше общей площади. С больше площадь поверхности, есть более-интерфейс для желаемой деятельности произойдет. Создание контролируемым размером капли ключевую роль в обеспечении работы все так, как вы хотите.
Поскольку действие газа перерывы в Интернете на капли, природа газа может повлиять на формирование капли. Например, распыление в сосуд с внутренним газа при сжатии приведет к более мелкие за счет увеличения плотности и стойкости газа. С другой стороны, распылением в вакууме частичные результаты в более крупных капель. К сожалению, этого не определены ни в какой степени из-за сложности проведения тестирования.
Это не трудно определить расчетные параметры, которые будет производить маленькие капельки. Ключ для создания высокой скорости жидкости в отверстие и распространять его таким образом, чтобы веб представляет наименьший профиля газа. Толстая колонна медленно движущейся жидкости, вряд ли будет разбить на всех. С другой стороны, тонкие веб движущихся с высокой скоростью и сильным траектории, что приводит к его распространению в широкие слои сломает на более мелкие капельки. Кроме того, потребители инъекционных сжатого газа в поток жидкости или потребители инъекционных жидкости в потоке газа высокой скорости будет создавать лучшие капель. Это концепция, лежащая в воздухе форсунок (которые будут дополнительно обсуждаться позже).
Типичные газа и жидких реакций
Некоторые распространенные приложения для форсунки включать охлаждении испарением, жидкостного охлаждения, химических инъекций, 2 фазы реакции, сепарации газа, увлажнение / осушение и распылительной сушки. При реакции между gasphase химического и другого химического вещества в жидкой фазе желаемый результат, многие компромиссы должны быть рассмотрены. Вот некоторые из важных аспектов в оптимизации этих процессов.
Испарительного охлаждения. Если цель заключается в прохладном горячего газа, распыление жидкости в потоке газа использует разумный теплоемкость газа на тепло капель, пока они не исчезнут. Газа с понижением температуры, как жидкость поглощает тепловую энергию на этапе перемен. Пара затем продолжает поглощать энергию как она греет до температуры окружающего, если еще есть разница.
После охлаждения испарением обычно происходит в замкнутом пространстве, размер капель должен быть достаточно небольшим, чтобы все жидкость испаряется до его удара и смачивает поверхность стены. Насадка выбор имеет решающее значение в этом приложении. Зная размер крупных капель и их траектории приобретает первостепенное значение, поскольку эти путешествия наибольшее расстояние. Сопла дизайн должен быть в состоянии произвести необходимый спектр размеров капель и контроля траектории.
Основной компромисс энергия стоимость создания наименьшее возможное капель. Если капли являются слишком большими, они не испарится прежде, чем они контакта поверхности в канале. Это приводит к накоплению жидкости, которая может быть точкой для пыли строительства, конденсации кислых газов, жидких или утечки. В результате блокады и коррозии может вмешиваться в процесс и сократить срок службы оборудования.
Пример: Использование водных брызг для охлаждения технологических газов от вращающихся печей вверх по течению от рукавный фильтр.
Жидкостное охлаждение. Если цель заключается в прохладном горячей жидкости, распыление жидкости в охладитель окружающий воздух переносит тепло из жидкости путем конвекции. Если что-то жидкость и испаряется, это помогает процесс вперед, несмотря на потери объема таким образом, не может быть нежелательно.
Малые капли прохладной быстрее, но и испаряется быстрее, или может быть увлечен воздушным движением. Обратной стороной является создание капель достаточно малы, чтобы избавиться от жары, но достаточно большой, чтобы свести к минимуму потерю жидкости. Траектория также рассмотрения. Капли должны распространяться отдельно друг от друга, и оставаться в воздухе в целях обеспечения максимальной контакта воздуха и тепла дисперсии. Ведение капель в узком кругу будет уменьшить потери тепла. Тщательная балансировка всех элементов может обеспечить наибольшее количество охлаждения мере потерю жидкости в минимальном объеме.
Пример: спрей пруд прохладную воду из теплообменника или конденсатора.
Химическая инъекций. Здесь жидкость распыляется, превратился в газ, и реагировали с другой газ. Жидкости просто выступает в качестве носителя для оказания помощи в области обработки и распределения.
Капли должны быть достаточно малы, чтобы испариться в необходимом количестве времени и пространства, как и охлаждения испарением. Кроме того, траектория контролирует распределение капель, которая гарантирует, что реакция может происходить равномерно через все пространство. Если скорость реакции должна контролироваться, например, мощный экзотермической реакции, сохраняя капель достаточно большой, чтобы замедлить испарение может быть одним из важных средств контроля, чтобы избежать опасной концентрации тепла. Как испарительного охлаждения, трудно охарактеризовать процесс без тщательно подобранной сопла в сочетании с тщательной документации своей производительности.
Пример: Spray введения водного раствора аммиака в дымовых газов для контроля выбросов NOx. Вода испаряется, освобождая аммиака в качестве газа, который реагирует с нежелательными соединений азота. Если капли являются слишком большими, они не могут испаряться, и водного раствора аммиака будут накапливаться, как лужи жидкости. Капли, которые слишком малы, не может нести аммиака, поскольку он должен обратиться за равномерного распределения. Концентрация капель в канале или реактора может привести в карманах насыщения, который выйдет неполной реакции с расстроенным сырья.
Две фазы реакции. Здесь происходит реакция между газом и жидкостью без испарения жидкости. Это может включать химическое вещество, раствориться в жидкости диссоциируют на ионы, за реакцию на место. После того как жидкость испарилась, реакция прекращается.
Поскольку площадь контроля скорости реакции, более, как правило, лучше, но преждевременного испарения нежелательно. В этих случаях реакция должна произойти в достаточно большой сосуд, чтобы большие капли для минимального испарения, но достаточно времени пребывания для полного реакции. Информация о капель спектра сопла может обеспечить измерения, которые позволят расчета площади поверхности, созданных для данного объема, из которых скорость реакции может быть определена.
Пример: Использование известняка решение очистки кислоты газа. Карбонат кальция разлагается в воде и подвергается бортовых кислоты / основания реакции с кислотой паров. Если капли являются слишком большими, то не будет достаточно площади для реакции иметь место. Это может привести к использованию более жидкой скорость впрыска, чем это действительно необходимо. С другой стороны, когда капли слишком малы, они могут слишком быстро испаряется, позволяя реагента сушить непрореагировавшего государства.
Газ сепарации. Жидкость впрыскивается в поток газа с целью поглотить конкретного компонента потока. Если газ просто поглощает, этот процесс может оказаться невозможным relativey грубой капель. Они могут быть собраны в сосуде после поглощения газа. При более мелкие являются необходимыми, туман фильтр поможет удалить их из потока газа. Ключ для использования в качестве большой капли, как и до сих пор практические достижения желаемого скорость удаления. Любые капли испаряются, что просто освободить собранный газ.
Пример: удаление газообразного аммиака, предоставляя капельки воды, в которую она будет растворяться.
Увлажнение / осушение. Увлажнение требует распыления жидкого мелко достаточно для достижения полного испарения до попадания критической поверхности. В зависимости от окружающей температуры и влажности, тот же объем жидкости может потребовать кардинально разных размеров капли, чтобы сделать процесс работы. Как правило, это требует определенного типа воздушного распыления сопла.
С другой стороны, если температура жидкости вводили ниже точки росы окружающего газа, паров конденсируется на каплях и осушения газа. Жидкость должна быть собрана, пока он не слишком жарко и начинает испаряться.
Спрей-сушка. Этот метод обезвоживания продукта путем распыления растворе или суспензии в нагретую судно, жидкость испаряется в воздухе, что позволяет сухого порошка упасть на дно сосуда, в качестве готового продукта. Это очень сложный процесс, и размер капель и сушки ставки должны быть тщательно контролироваться для создания конечного продукта с определенным размером частиц и плотности.
Специализированная сопла для этого приложения предназначены для создания узким распределением размеров капли. Особые требования распылительной сушки заполнили многочисленные документы и даже книги, поэтому мы не будем углубляться углубляться в этот момент.
Устранение неполадок вашего процесса
Все эти реакции выгоду от конкретных размеров капли и в результате площадь поверхности, распределенных надлежащим образом для оптимизации процесса с учетом компромиссов. Если вы столкнулись с проблемой, нужно изучить каждый из них.
Непрореагировавшие сырья, как правило, первый и наиболее очевидный признак того, что-то неправильно. Предполагая, что ваш первый стехиометрии правильно, вам нужно изучить как площадь поверхности и распределения. В реальном мире, проблемы, вызванные капель, которые слишком малы редки и обычно встречаются только в особых обстоятельствах. В большинстве случаев не хватает площади, так как капли слишком большие. Если вы не знаете, капли характеристики сопла вы используете в вашем условия эксплуатации, необходимо выяснить это прямо сейчас. Обратитесь к производителю за помощью.
Посмотрите внимательно на траектории капель в процессе условиях. Это очень конкретным участкам. Ваш поставщик сопла могут помочь вам проанализировать это более подробно на моделировании траектории, но результат будет только быть точным, как ваши знания распределения газа, направление и скорость в этом процессе. Бедные спрей распределения создаст условия, в которых желаемое реакция не может произойти неправильно.
Неполное испарение аналогично. Предполагая, что вы еще не достигли точки насыщения, которые замедляют испарение, размер капель и распределение критических факторов. Ваш сопла производитель должен иметь возможность модель испарения для капель определенного размера под вашим условиям. Однако, если вы не доскональное знание этих условий, то данные не помогут. Бедные газораспределения, градиенты температуры и потока вихри можно сеять хаос процессов испарения.
Контроль размера капель
Что касается объема жидкости на капли требует энергии. Эта энергия может поставляться в виде давления, создаваемой притяжением или насоса, или с помощью потока сжатого газа в жидкости разорвать на части. В любом случае, количество энергии, затрачиваемой непосредственно связаны с количеством площадь производства.
Тем не менее, эффективность распыления является основным фактором. Некоторые сопла просто лучше, чем другие на производство мелких капель. Таблица 2 сравнивает несколько общих сопло брызга конструкций, работающих на тех же условиях (распыление 20 л / мин на 3 бар). Первые четыре гидравлических и использования давления жидкости только; пятая использует сжатый воздух для оказания помощи распыления. Разница в капли размером показывает степень, в которой воздух может развалится жидкости. Однако, есть дополнительные расходы на сжатом воздухе.
Опрыскивание 50 л / мин воды через один большой полного конуса гидравлические сопла будет производить гораздо больше, чем распыление капель же общий объем при том же давлении через большее количество мелких форсунок. Меньшие гидравлические сопла являются более эффективными и будет производить более мелкие без увеличения потребления энергии. Обратите внимание на таблицу 2, что гидравлические сопла, которая производит маленьких капель (без воздуха) "кластер" сопла. На самом деле это набор малых полых конусов в один блок, что, в целом, повторяет поток единого полого конуса сопла.
Повышение давления производит более мелкие, хотя и ценой дополнительных затрат энергии. Запуск же сопла на 5 бар, а не 2 бара увеличить скорость потока и уменьшения размера капель. Таблица 3 показывает, как капли изменения размера при увеличении давления в той же насадки. На 1-бар, сопло обеспечивает 20 Un-в, но в 10 бар, он обеспечивает 63 л / мин. Мало того, что поток увеличивается, но капли стали меньше. Это двойная выгода при попытке увеличить имеющиеся площади.
Самой жидкости оказывает огромное влияние на производительность распыления. Высокая вязкость и поверхностное натяжение сделать работу намного сложнее или вообще невозможно. Если это фактор, то проблема может быть смягчена путем нагрева жидкости или добавления ПАВ. Это не всегда будет носить практический характер, но они достойны изучения.
Производство капли мельче. Многие компромиссы должны быть рассмотрены при попытке достичь определенного размера капли. Большинство людей хотят знать, как создавать тонкие капли. Ниже приведены некоторые общие предложения, которые используют принципы говорилось выше, сбалансированы с оборотную сторону.
* Воспользуйтесь эффективность меньших сопла и использовать большее число сопел. Трубопровода будет более сложным и засорение потенциал выше, но их можно преодолеть.
* Использование конструкции сопел, что дает внутренне более мелкие, если это еще возможно. Эквивалентной емкостью пол сопло производит более мелкие, чем полный сопло, так что первое является хорошим выбором, если вам не нужно спрей распределения полного конуса. Соплового блока или группы полого конуса сопла могут быть использованы в месте большого полного конуса сопла и обеспечить аналогичное распределение аэрозолей. Это произойдет по цене засорить сопротивления.
С помощью того же типа сопла, а один с меньшей мощности. При запуске его на более высокое давление, вы можете составить потока разница и создания более мелкие.
Когда вы запустите из способов получить более мелкие с гидравлическим сопла, то следующий шаг заключается в использовании воздушного распылителя. Они могут производить лучшие туман, а сжатый воздух стоит дорого. Повышение объема потока и уменьшения размера капель как требует больше воздуха и высоких давлениях.
Для создания больших капель, делать наоборот.
Оценка капли информации
Если вам нужно знать, как количественно сопло выполняет в целях оценки процесса, вы, вероятно, будет зависеть от сопла производителя капли информации размера. В некоторых компаниях за пределами сопла сообщества специализированного оборудования, необходимых для получения надежных измерений. Некоторые производители делают капли измерительных приборов, с разными методами. Решение который лучше всего может быть темой для всей конференции и многое другое, чем мы можем обсудить здесь. Что вы должны знать, какой из двух основных методов является основой для данных, которые вы анализируете:
* Пространственного распределения - это метод принимает "моментальный снимок" области спрей, замораживания капель в воздухе, а затем компьютер меры размеров и табуляты данных.
* Временной или распределение потока - здесь капель пройти определенный момент и устройства, меры их диаметра и скорости, как они идут, а затем компьютер табуляты данных.
Сравнение двух методов были бы аналогичны считая различных транспортных средств, проходящих оживленного перекрестка и разделив их на группы, такие как грузовики, легковые автомобили, автобусы и т.д. Использование пространственной метод, статистика будет снимать трафика в точках, в течение дня и определить кол-во, глядя на свои фотографии. Временная статистика будет сидеть на углу и считать их, когда они проезжали мимо. Однако лишь временной счетчик поймут, что автомобили проходят пересечения гораздо быстрее, чем автобусы, и, что, хотя может быть еще несколько автомобилей на какое-либо время, в общем кол-во намного выше. Изучение фотографий само по себе не показывать это с фото не показывает различия в скорости.
Таким же образом, если все капли переехал с той же скоростью, эти два метода дадут одинаковые результаты. В действительности, однако, крупные капли, как правило, поддержания высоких скоростях, так как они менее подвержены сопротивления сопротивления воздуха. Пространственных измерений не поймут, что крупные капли движутся быстрее, чем мелкие, и что их кол-во на самом деле выше. Таким образом, пространственное распределение методы имеют более меньшие средние размеры капель, чем временное.
В большинстве случаев временного распределения предпочтительнее, если доступна. Однако, если ваш основной интерес просто видя наибольшим и наименьшим размером капель по всему спектру, а не конкретные пункты для любого заданного размера, либо будут работать.
К сожалению, нет сопло генерирует только один размер капель. Они все это создает в диапазоне от меньшего к большему, но некоторые из сопла узкий спектр, чем другие. Для некоторых приложений это может быть очень критической точки. Например, в результате испарения охлаждения очень чувствительны к крупным размером капель.
Как правило, вы найдете капли населения показали, как граф капли рассчитывать на вертикальной оси в заговоре против размера капель на горизонтальной оси. Распределение форм правой перекос колоколообразной кривой (т. е. с хвостом направо). Часто это сочетается с второй график, показывающий накопленного объема.
Рисунок 2 иллюстрирует две графы накладываются друг на друга. Горизонтальной оси диаметр капель в микронах. Левой вертикальной оси капли оценок и соответствует графике. Это показывает, сколько капель в образце войти каждого размера классификации. Правой вертикальной оси накопленного объема и соответствует линейный график. Это показывает, как объем жидкости, распределяется между размеры капель. Обратите внимание, что при малых капель может быть много, они составляют лишь небольшую часть от общего объема жидкости.
Текущие программы капли-анализ может также выполнять статистические расчеты для получения общего среднего и ключевые позиции. Эта информация расскажет вам много о ваших конкретных сопла и предоставляет множество инструментов для анализа процесса до тех пор, как вы понимаете, что все информационные средства. Вот некоторые стратегические пункты для поиска:
Насадка условий эксплуатации. Вы должны знать, рабочее давление, точка измерения, способ распространения и т. д. Поскольку рабочие условия могут иметь значительное влияние на результаты, это очень важно. Глядя на рисунок 1, то легко увидеть, как положение измерения могут повлиять на исход резко. После того как вы уверены, что условия эксплуатации имеют отношение к вашей цели, статистический анализ может пролить свет на эту тему.
Среднее арифметическое (ООП) - не особенно полезно измерения, но она очень распространена и может быть все, что доступно для вас сравнить данные от других производителей.
Sauter средних (D32) - критическое число для расчета площади поверхности. Она представляет собой каплю с тем же соотношением объема к поверхности зоны как и все население капель. Вы можете использовать это, чтобы вычислить количество площади для производства объема жидкости.
DV10 - размер, при котором суммарный объем достигает 10% от общей суммы. Это может быть интересно, если вас интересуют мелкие капельки, которые могли бы увлечь ветра и, вероятно, достигнут туман выпрямитель.
DV50, или объем среднего диаметра - размер капель, при котором суммарный объем достигает 50% от общей суммы. Половина объема состоит из капель меньше, чем этот, а другая половина больших капель.
DV90 - размер, при котором суммарный объем достигает 90% от общей суммы. Некоторые люди используют это в качестве практического крупнейших размер капли при принятии испарительного охлаждения расчетов. Он может работать, но это не самый консервативный. Не следует игнорировать небольшая популяция крупных капель, так как они составляют 10% от общего объема.
Максимальный диаметр, или DMAX - самые надежные данные для выполнения расчетов критических испарения охлаждения, так как эти капли взять длинный испаряться, и путешествия наибольшее расстояние, рискуя при этом контакт с поверхностью.
Вы можете встретить другие значения, если вы получаете данные из различных источников. Некоторые из них полезны для тайной, специализированных приложений. Если вы обнаружите, что вам нужно что-то конкретное, не стесняйтесь обращаться за информацией. Насадка компании обычно не принимать все возможные чтения на любой модели и конфигурации, так что не удивляйтесь, если вы не можете получить данные для точных условий эксплуатации. Возможно, вам придется взять что-то близкое и экстраполировать или организовывать специальные испытания.
Вот один из основных предостережение иметь в виду, когда речь идет о капле данных. Это не точная наука. Капли данные могут повлиять методов и оборудования, используемых, а также навыков оператора. Опытные техники знать, какая часть распыления, скорее всего, для производства капель определенного размера и может принимать измерения там. Большинство компаний использует ASTM "E799-92: Стандартный метод определения данных критериев и обработки данных для анализа жидкостей Размер Drop", но это определение в большей степени связан с анализом и представления данных, а не как данные приобрели. Тем не менее, будьте осторожны с любыми компаниями, которые не используют эту процедуру.
Кроме того, выяснить, сколько информации. Большинство компаний сопла были вокруг в течение длительного времени и могут быть данные по 20 или 30 лет назад. Очень старые методы предварительной компьютера, стробоскопического фотографии и ручной измерений. Они не являются абсолютно ненадежен, особенно если вы сравниваете одна в другую с тем же периодом, но это будет трудно сравнить последние данные и старые данные с какой-либо определенностью.
Просить о помощи
Любые сопла компании стоит работать с поможет вам проанализировать ваши процессы и использовать свой опыт, чтобы помочь вам в вашем проекте или приложения. Более подробную информацию вы можете предоставить, связанных с условиями эксплуатации и желаемого результата, тем лучше.
П. Веландер возглавляет подразделение химической обработки Лечлер, Inc Сент-Чарльз, Иллинойс (тел.: (630) 377-6810, факс: (630) 377-6657, E-почта: <A HREF = " mailto: peterwelander@lechlerusa.com "> <peterwelander@lechlerusa.com />), который обрабатывает все заявки на спрей технологии в химической и фармацевтической промышленности и экологическим требованиям. За те десять лет в компании, он был связан с многочисленными приложениями заказчика. Он регулярно писал о различных аспектах технологии сопла и использовать во многих отраслях промышленности, и недавно он представил документы на Пороховой
TLVINCENT это приложение, инженер Лечлер, Inc (E-почта: <a href="mailto:terravincent@lechlerusa.com"> terravincent@lechlerusa.com </ A>), где она помогает пользователям анализировать и вырабатывать решения для заявлений от мойки емкостей для кислоты очистки газа. В своем 4 лет Лечлер, она специализируется на проектировании приложений для химической, фармацевтической и окружающей среды. До прихода в Лечлер она работала в качестве технолога на нанофазных технологий, где она принимала участие в разработке порошка оксида металла процесса нанесения покрытия из лаборатории в опытно-промышленную эксплуатацию масштабе. Она получила степень бакалавра в области химического машиностроения Univ. Висконсина, Мэдисон.
