ISBN 978-3-8439-3666-8

978-3-8439-3666-8, Reihe Verfahrenstechnik

Alexander Stratmann
Zum Einfluss der Gestaltung auf das Sprühverhalten pneumatischer Zerstäuber mit Innenmischung

157 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In vielen industriellen Prozessen ist das Erzeugen von kleinen, möglichst gleichgroßen Tropfen notwendig. Dies kann z.B. über den Einsatz von Düsen geschehen. Eine besondere Form ist hierbei die pneumatische Zweistoffdüse. Die eingebrachten Gasströme liefern die hauptsächliche Zerstäubungsenergie und ermöglichen auf diese Weise das Zerstäuben komplexerer Fluide.

In dieser Arbeit werden zwei verschiedene Konzepte verfolgt. Zum einen wird der Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen betrachtet, da die sich hier einstellende Tropfengrößenverteilung verhältnismäßig eng ist. Der Flüssigkeitsstrahl wird durch eine mit Gas überströmte Gerinneströmung mit vollständiger Phasentrennung erzeugt. Durch die Gasüberströmung ist es möglich auch für kleine Volumenströme einen Flüssigkeitsstrahl zu erhalten. Der Kanal ist in dieser Anwendung konisch gestaltet, um eine gleichmäßige Beschleunigung der beiden Phasen zu realisieren.

Der zweite Teil befasst sich mit Sonderformen der innenmischenden Zweistoffdüse mit vorvermischten Phasen. Vor allem zum Erreichen kleiner Tropfengrößen ist bei den handelsüblichen Bauformen ein hoher Gasanteil unumgänglich. Dieser führt, genauso wie eine hohe Flüssigkeitsviskosität, zu einem unerwünschten Pulsieren des Sprühs. Die sich ergebende Tropfengröße ist nicht mehr konstant und weist eine breite Verteilung auf. Die Pulsation beruht dabei auf einer ungleichmäßigen Vermischung der flüssigen und gasförmigen Phase. An diesem Punkt setzt das neue Düsenkonzept an. Die Flüssigkeit wird über mehrere Kapillaren in die Mischkammer geführt und tritt dort mit der Zerstäuberluft in Kontakt. Es werden die Einflüsse von geometrischen Veränderungen der Düse auf die Tropfengrößenverteilung und auf die Strömung im Inneren gezeigt. Zudem wird der Einfluss eines dispersen Gasanteils in der Flüssigkeitsvorlage in Modellversuchen und während des Sprühens mit der Düse betrachtet. In einem letzten Schritt wird eine kommerzielle Düse soweit modifiziert, dass diese nach dem Ziehdüsenprinzip arbeitet.