超声波雾化有用吗?

更新时间:23-04-2020
摘要:

  有关研究认为,超声波雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴的过程,即在振动的液体表面产生超声波,由振 […]

  有关研究认为,超声波雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴的过程,即在振动的液体表面产生超声波,由振幅所构成的振峰把液滴从表面分离并破碎。随着超声波频率增加,雾化液滴越来越细,一般在超声波的振动频率作用下,可获得微细的液滴。此外,超声波频率场还能消除或减薄传热面附近的温度附面层,从而促进传热。

  采用了不同类型的雾化工艺,可根据能量转移方式对液膜表面雾化的影响进行分类。机械或传统的雾化过程,如双流体雾化、压力雾化和旋盘雾化,利用机械能对液体加压或增加其动能,使其能以液滴的形式分解。这些过程需要更多的能量,并且无法控制液滴的最终大小和喷射速度。

  与传统的雾化不同,可以更高效,只需要电能传输到压电换能器带动喷嘴进行共振。液滴没有运动部件,只有由所提供的电能产生的机械振动被用来产生液滴。由于不需要额外的能量,可以更好的控制液滴的尺寸分布。

  不同工作流体(包括水、油和熔融蜡)在10~800 kHz的强迫振动频率下毛细波峰产生的液滴的平均直径,并建立了喷射液滴平均直径之间的关系。dp = 0.34*8π / ρf2

  毛细波和空化效应

  超声波雾化的产生是基于毛细波效应和空化效应的。当以较低功率作用于20KHz 雾化头时,观察到雾化头表面上存在网格状的规则结构,每单位面积具有相同数量的波峰和波谷,称为毛细波。这种低功率输入产生表面干扰而没有实际的液滴喷射。

  空化是一个微观层面的现象,不能用肉眼直接在雾化头表面上直接观察。通过相机延时拍摄发现有两种不同类型的液滴,即近球形液滴和条纹,条纹具有更高的速度,并且近球形液滴只有较少速度,其中可以确定空化现象的存在。

  在雾化器表面附近和液膜中形成空腔以及随后这些空腔的坍塌导致局部释放大量能量; 因此,与在毛细波传播引起的液滴喷射的情况下观察到的低喷射速度相比,空化效应使液滴喷射速度大大增加。同时雾化头尖端上的液体占据的表面积随着雾化器频率的增加而减小,从而难以捕获表面上的毛细波。

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