МЕХАНИЗМЫ ВТОРИЧНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Abstract

Распыление жидкости является основой различных практических приложениях, таких как производство лекарственных препаратов, косметики, пищевой промышленности и т.д. Чаще всего на практике необходимо получить аэрозоль высокой дисперсностью с достаточно большой производительностью. Однако создание аэрозоля с максимальной дисперсностью и высокой производительностью является сложной задачей. Одни методы 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 жидкости направляется в ультразвуковой излучатель в виде полого цилиндра, в которой создается ультразвуковое поле. При достаточно высокой интенсивности ультразвука реализуются условия для дальнейшего дробления капель или разрушения струй жидкости, и на выходе будут получены капли высокой дисперсности. Производительность такого процесса ограничена лишь скоростью поступления потока жидкости в устройство вторичного распыления. В данной статье рассматриваются возможные механизмы вторичного ультразвукового распыления, предложена математическая модель этого процесса и найдены закономерности процесса в зависимости от определяющих параметров ультразвукового поля и физико-химических свойств жидкости. Предложены следующие возможные механизмы разрушения 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 минимальный размер получающихся капель. Выявлены свободные параметры модели, которые необходимо определить экспериментально. Результаты работы помогут оптимизировать процесс вторичного ультразвукового распыления и совершенствовать технологии распыления жидкости в различных областях применения.

Keywords

• распыление, аэрозоль, вторичное распыление, минимальный размер капель, дисперсность, механизм разрушения капель, кавитация, математическая модель