Пензенские ученые создали промышленный распылитель нового поколения
В Пензенском государственном университете (ПГУ) разработали и запатентовали устройство для распыления жидкостей и порошкообразных материалов, которое может значительно повысить эффективность различных производственных процессов. Технология позволяет формировать предельно мелкую дисперсию распыляемой среды за счет увеличения скорости вылета струи. По мнению ученых, ноу-хау найдет применение в металлообработке, системах охлаждения, пылеподавлении в шахтах и в пожаротушении.
Процесс распыления широко применяется в различных сферах — от бытовых нужд до сложных промышленных технологий. Одним из ключевых параметров является дисперсность частиц, то есть степень их измельченности. Чем мельче капли, тем выше эффективность процесса. Кроме того, для многих задач требуется минимальная дисперсия.
«Сейчас в отрасли чаще всего используют устройства, дающие частицы размером 50-100 мкм. Этого явно недостаточно для максимально быстрого отвода тепла», — отмечает один из разработчиков, заведующий кафедрой «Транспортные машины» ПГУ, кандидат технических наук Константин Лебединский.
Ученые ПГУ создали устройство, которое позволяет увеличить скорость вылета распыляемой среды на 20-40 %, в зависимости от давления подаваемого воздуха, при этом сохраняя высокую степень дисперсности.
Принцип работы устройства основан на использовании вихревых потоков. В конструкции предусмотрена вихревая камера, которая закручивает поток воздуха. Специальная геометрия соплового канала обеспечивает максимальную скорость вылета струи — он расположен по касательной под углом 20о относительно оси вращения вихревой камеры. Это значение было выбрано как оптимальное: при увеличении угла скорость струи падает, а при уменьшении растет дисперсность.
«Внутренняя поверхность дна вихревой камеры выполнена из гидрофильного материала и расположена под углом 30 о к нижней поверхности камеры. Так нам удается снизить затраты энергии струи на эжектирование среды и дополнительно увеличить скорость вылета», — пояснил ученый.
Разработчики отмечают, что устройство способно работать не только с водой, но и с различными растворами, суспензиями и агрессивными средами, а также с порошкообразными материалами. Для оценки степени дисперсности исследователи использовали оптические методы: распыленную жидкость наносили на предметные стекла, смазанные маслом, и оценивали количество и размер образовавшихся капель под микроскопом.
«Испытания подтвердили, что скорость вылета среды действительно увеличилась на 20-40 %, а дисперсность соответствует заданному уровню», — добавил Константин Лебединский.
По оценкам авторов, новое устройство можно будет эффективно использовать в металлообработке для испарительного охлаждения зоны резания, в системах кондиционирования и других испарительных устройствах для повышения их энергоэффективности, а также для пылеподавления в горных выработках и шахтах.