Ультразвукові форсунки

Мал.1 Ультразвукова форсунка

Ультразвукова форсу́нка (англ. force — нагнітати) — пристрій з одним або декількома отворами для розпилення рідини, яка надходить в нього під дією ультразвукових коливань і тиску.

Історія

Ультразвукове розпилення ,явище яке тримає своє коріння з акустичної фізики кінця 19-го століття, зокрема, в роботах Джона Вільяма Стратт, 3 барона Релея, автора роботи «Теорія Звуку». У 1962 році д-р Роберт Ланг продовживши цю роботу, по суті, довів кореляцію між розмірами розпорошеності крапель по відношенню до рідкої хвилі Релея. Ультразвукові форсунки були вперше виведені на комерційний ринок доктором Харві Л. Бергером. US A 3861852, "Пальник з запатентованим ультразвуковим розпиленням", що 21 січня 1975, випущений Харві Бергером. Перше застосування роботи доктора Бергера було у опалюванні будинків рідким паливом за допомогою його ультразвукового розпилення, у спробі створити більш ефективний спосіб економії палива під час енергетичної кризи 1970-х років у Сполучених Штатах Америки.

Передумови застосування ультразвуку

Акустика, як розділ фізики, що вивчає теоретичні аспекти ультразвуку отримала значний розвиток уже в XIX столітті. Основи теорії коливань та нелінійної акустики були розроблені Дж. В.Релеєм. Подальше дослідження ультразвукових коливань стало можливим після відкриття ефекту магнетострикції (Дж. П.Джоулем) і п'єзоелектрики (П. Кюрі). Джерелами ультразвукових коливань, що використовуються під час обробки, служать газо- і гідроструминні випромінювачі, динамічні сирени, електромеханічні, п'єзоелектричні та магнітострикційні перетворювачі.

Принцип роботи

Ультразвукові форсунки використовують високочастотні звукові хвилі,які виробляються п'єзоелектричним перетворювачем,діючим на кінчику сопла,який створює капілярні хвилі в рідкій плівці.Після того,як амплітуда капілярних хвиль досягне критичної висоти(у зв’язку з рівнем потужності,що подається від генератора),вони стають занадто високими,щоб підримати себе і крапельки з капілярної хвилі зриваються і утворюється розпилення.

Основними факторами, що впливають на початковий розмір крапель є: частота вібрації, поверхневий натяг, і в'язкість рідини. Частоти, як правило, в діапазоні від 20-180 кГц, за межами діапазону людського слуху, де найвищі частоти вироблять найменший розмір крапель.

Ультразвукове розпилення

Ультразвукове розпилення — процес отримання аерозолів з використанням ультразвуку. Акустичний спосіб отримання аерозолів має ряд переваг перед існуючими — хімічним (конденсаційним) і механічним (дисперсійним), так як сучасна ультразвукова апаратура для розпилення дозволяє значно інтенсифікувати процес, поліпшити якість продукту, замінити громіздкі пристрої компактнішими. При цьому при високій концентрації аерозолю виходить монодисперсний і однорідний за складом факел розпилення із заданим розмірои частинок.Ультразвукове розпилення по суті один із багатьох видів технологічних операцій.

Використана література

Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) [Текст] / Б. Г. Новицкий. — М.: Химия, 1983. — 192 с. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. (Серия «Библиотека физико-математической литературы») – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. – 161 с. – Ил. Майер В.В., Вараксина Е.И. Звук и ультразвук в учебных исследованиях: – Изд.2-е. – Изд. Дом «Интеллект», 2012. - 336 с. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. колл. Д.М.Алексеев и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1983. – С.383-386. – Магнитострикция.