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频率对超声波喷涂颗粒大小的影响

超声波喷嘴是一种利用压电换能器在喷嘴尖端产生高频振动,从而在液膜中形成毛细波的喷雾器。当毛细波的振幅达到临界高度(由发生器提供的功率水平决定)时,它们变得过高而无法自我支撑,每个波尖都会掉落微小的液滴,从而实现雾化。

影响雾化液滴初始大小的主要因素是振动频率表面张力液体粘度。通常,频率在25–180 kHz之间,超出人类听力范围,频率越高产品的液体雾化颗粒越细。

根据,中位液滴大小与频率成反比,因此随着频率的增加,中位液滴大小减小。然而,液体的粘度和密度也会影响液滴大小。一般来说,粘度越高,液滴越大;密度越高,液滴越小。此外,喷嘴的设计、喷雾角度、液体流量和压力等参数也会对雾化效果产生影响。

计算公式

液滴大小取决于频率和化学性质,根据控制数学方程式:其中,f 是振动表面的频率,σ 是液体的表面张力,ρ 是液体的密度。 朗后来在实验研究中证明了这一方程,并建立了以下经验方程。

频率 (kHz) 液体 MMD (μm)
25 39
35 35
48 27
60 22
120 13
180 10

注:以上雾化液滴的中位粒径为标准大气压下以水为样品的近似值,不同液体和大气压强会有差异。

中位粒径

那么什么是中位粒径,数字中位数直径定义了液滴大小的 50% 点;也就是说,喷雾中一半的液滴的直径大于这个值,另一半的液滴的直径小于这个值。

液滴分布是通过将液滴群分成一组大小范围(通道)并计算落在每个通道内的液滴比例来获得的。通道的宽度选择为 4 微米。对于右边显示的 60 千赫喷嘴分布,2% 的液滴落在覆盖 10-14 微米范围的通道内,4.5% 的液滴落在 14-18 微米范围的通道内,依此类
推。

由于液滴直径是在对数刻度上绘制的,通道的宽度随着直径的增加而显得越来越窄。但是,每个通道的宽度都是 4 微米。峰值代表了分布的中位数液滴直径。

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