超音波ネビュライゼーションは機能しますか?

関連する研究は、超音波霧化は、ガス相の液体形成微細な液滴を作るために超音波エネルギーを使用するプロセスであると考えています, すなわち, 超音波は、振動液の表面に生成され、振幅から構成される振動ピークは、表面から液滴を分離し、破ります.超音波周波数が増加するにつれて、微粒化された液滴は薄くなり、より細くなります。一般的に、超音波振動周波数の作用の下で、微細な液滴が得られる。また、超音波周波数フィールドは、熱伝達面近くの温度境界層を除去または薄くすることができ、それによって、熱伝達を促進する。

異なるタイプの微粒化プロセスが使用され、液体膜表面の微粒化に対するエネルギー移動の効果に応じて分類することができる。2流体の霧化、圧力霧化、回転式ディスクの霧化などの機械的または従来の霧化プロセスは、液滴の形で分解できるように、機械的エネルギーを使用して液体の運動エネルギーを加圧または増加させます。これらのプロセスは、より多くのエネルギーを必要とし、液滴の最終的なサイズと放出速度を制御する必要はありません。

従来の霧化とは異なり、より効率的であり、ノズルを共鳴させるために圧電トランスデューサに送られる電気エネルギーのみを必要とします。液滴には可動部分がなく、供給された電気エネルギーによって発生する機械的振動のみが液滴を作成するために使用される。追加のエネルギーは必要ないので、液滴サイズ分布をより良く制御することができます。

異なる作動流体(水、油、溶融ワックスを含む)の強制振動周波数10~800kHzでキャピラリーピークによって生成される液滴の平均直径と、噴射液滴の平均直径の関係が確立されました。dp = 0.34*8π / ρf2

毛細管波とキャビテーション効果

超音波霧化の生成は、毛細血管波効果とキャビテーション効果に基づいています。20KHzの微粒化ヘッドに低電力で作用する場合、微粒化ヘッドの表面には、キャピラリー波と呼ばれる単位面積当たりのピーク数とトラフ数が同じグリッド状の規則的な構造が存在することが観察されます。この低電力入力は、実際の液滴の放出なしで表面の妨害を生じる。

キャビテーションは、肉眼で霧化ヘッドの表面に直接観察することができない顕微鏡現象です。カメラのタイムラプス、すなわち球状の液滴と筋の2つの異なるタイプが見つかり、筋は速度が速く、球状に近い液滴は速度が低く、キャビテーションの存在を特定できる。

アトマイザー表面の近くおよび液体膜の空洞の形成とこれらの空洞の崩壊は、大量のエネルギーの局所放出をもたらす。したがって、毛細管波伝搬によって誘導される液滴放出の場合に観測される低い放出速度と比較して、キャビテーション効果は液滴放出速度を大きく増加させる。同時に、噴霧器の先端の液体が占める表面積は、アトマイザーの周波数が高くなるにつれて減少し、表面上の毛細管波を捕捉することが困難になります。