Zweistoff-Düsen, auch pneumatische Zerstäuber genannt

Phsikalische Grundlagen der Zerstäubung mit Zweistoff-Düsen

Zweistoff-Düsen oder pneumatische Zerstäuber unterscheiden sich hinsichtlich der zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen grundlegend von den Einstoff-Druckdüsen.

Energielieferant für den Prozess der Zerstäubung ist bei diesen Düsen ein mit hoher Geschwindigkeit strömender Gas- oder Dampfmassenstrom. Aufgrund der geringen Dichte von Gasen werden bereits bei relativ niedrigen Druckdifferenzen extrem hohe Geschwindigkeiten bis hin zur Schallgeschwindigkeit erzielt. Dieses bedeutet, dass die Flüssigkeit selbst nur eine relativ geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweisen muss. Es ist also bei diesem Verfahren der Zerstäubung nicht erforderlich, eine möglichst turbulente Strömung für die zu zerstäubende Flüssigkeit zu erzeugen!

Besonders beim Zerstäuben kleiner Flüssigkeitsvolumen- beziehungsweise -massenströme oder bei höher viskosen Flüssigkeiten ist dieses von großem Vorteil und oftmals die einzige praktikable Alternative, ein feines Spray zu erzeugen.

Bestimmte Bauarten von Zweistoff-Düsen sind zudem in der Lage, die zu zerstäubende Flüssigkeit selbstständig anzusaugen. Eine Flüssigkeitspumpe oder eine Druckvorlage ist in diesem Fall  nicht erforderlich. Dieses eröffnet die Möglichkeit, lediglich über die Steuerung der Druckluft eine Zerstäubung zu starten oder, beispielsweise im Falle einer Anlagen-Störung, rasch zu stoppen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt!

Bei  einer Einstoff-Druckdüse hängen der Volumenstrom und das erzeugte Tropfengrößenspektrum nur vom Differenzdruck ab. Sofern sich natürlich die rheologischen Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit nicht ändern. Das bedeutet, dass sich Druckdüsen nur bedingt variierenden Prozessbedingungen anpassen können.

Anders die Zweistoff-Düsen. Durch eine Anpassung des Gasvolumenstroms, -dieses erfolgt in der Praxis durch eine Regelung des Gasdifferenzdruckes-, gewinnt man einen weiteren freien Betriebsparameter.

Mit anderen Worten: Zweistoff-Düsen sind in Bezug auf den zu realisierenden Betriebsbereich deutlich flexibler als Druckdüsen. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass insbesondere bei hohen zu zerstäubenden Volumenströmen an Flüssigkeit der Einsatz an Druckluft einen nicht unerheblichen Kostenfaktor darstellt.

Es ist natürlich auch hier im Vorfeld zu klären, ob beispielsweise im verfahrenstechnischen Prozess der Einsatz von Druckluft oder Inertgas möglich ist und ob der Sprayimpuls akzeptabel ist.

Auch hier beraten wir Sie natürlich umfassend, kompetent und zuverlässig!

Zweistoff-Düsen äusserer Mischung

Bei diesen Düsenbauarten treffen die zu zerstäubende Flüssigkeit und das Druckgas erst außerhalb der Düse aufeinander.  Das strömende Gas verursacht vor der Düsenmündung einen Unterdruck. Dieser ist dafür verantwortlich, dass die im Zentrum austretende Flüssigkeit auf der sogenannten Prefilming-Fläche als Film ausgebreitet wird. Dieser nahezu ruhende Film trifft auf das mit hoher Geschwindigkeit strömende Gas und wird zu feinen Tropfen zerteilt.

Die “Kunst” eine derartige Zweistoff-Düse optimal auszulegen besteht unter anderem darin, die Größe der Prefilming-Fläche den geforderten Betriebsbedingungen anzupassen. Ist die Fläche beispielsweise für einen bestimmten Volumenstrom an Flüssigkeit zu groß, kommt es zum “Sprotzen” der Düse. Ist sie hingegen zu klein, wird das optimale Spraybild nicht erreicht.

Es ist also viel Erfahrung und Know-how erforderlich, um eine Zweistoff-Düse optimal zu gestalten. Unser Team verfügt hier über ein weitreichendes Know-how!

Der in der oben gezeigten Abbildung erkennbare Drallkörper dient dazu, das Ausbreiten der Flüssigkeitslamelle auf der Prefilming-Fläche zu unterstützen. Sofern nieder viskose Flüssigkeiten zerstäubt werden, ist er in der Regel nicht erforderlich.

Zweistoff-Düsen innerer Mischung

Bei diesen werden das Druckgas und die Flüssigkeit bereits im Inneren der Düse vermischt. Hieraus resultiert eine Zweiphasenströmung. Diese weist strömungstechnische Besonderheiten auf, welche für den Zerstäubungsprozess genutzt werden. So ist beispielsweise die Schallgeschwindigkeit der Zweiphasenströmung geringer als die Schallgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten.

Diese Düsen sind hinsichtlich der Regelungstechnik  deutlich aufwendiger als die Zweistoff-Düsen äußerer Mischung. So muss unter anderem der Gas- und Flüssigkeitsdruck aufeinander abgestimmt werden. Selbstverständlich beraten wir Sie auch hier umfassend und beschaffen die erforderliche Peripherie!