Механизмы вторичного ультразвукового распыления жидкости

Аннотация

Распыление жидкости является основой различных практических прило жений, таких как производство лекарственных препаратов, косметики, пищевой промыш ленности и т.д. Чаще всего на практике необходимо получить аэрозоль высокой дисперсно сти с достаточно большой производительностью. Однако создание аэрозоля с максималь ной дисперсностью и высокой производительностью является сложной задачей. Одни ме тоды распыления обладают высокой дисперсностью, но низкой производительностью, а другие обеспечивают достаточную производительность, но генерируют капли больших размеров. Вторичное ультразвуковое распыление может решить эту проблему, позволяя бесконтактно дробить капли или струи с помощью мощного ультразвукового поля. Для этого предварительно генерированный каким-либо способом поток капель или струя жидко сти направляется в ультразвуковой излучатель в виде полого цилиндра, в котором созда ется ультразвуковое поле. При достаточно высокой интенсивности ультразвука реализу ются условия для дальнейшего дробления капель или разрушения струй жидкости, и на вы ходе будут получены капли высокой дисперсности. Производительность такого процесса ограничена лишь скоростью поступления потока жидкости в устройство вторичного рас пыления. В данной статье рассматриваются возможные механизмы вторичного ультразву кового распыления, предложена математическая модель этого процесса и найдены законо мерности процесса в зависимости от определяющих параметров ультразвукового поля и физико-химических свойств жидкости. Предложены следующие возможные механизмы раз рушения струй и капель: непосредственное разрушение капель при попадании во фронт ультразвуковой волны; кавитационный механизм разрушения капель и струй. Доминирующий механизм дробления зависит от параметров задачи и, в свою очередь, определяет мини мальный размер получающихся капель. Выявлены свободные параметры модели, которые необходимо определить экспериментально. Результаты работы помогут оптимизировать процесс вторичного ультразвукового распыления и совершенствовать технологии распы ления жидкости в различных областях применения.