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IBR Zerstäubungstechnik GmbH
Spezial-Düsen, Zerstäuber, komplette Sprayanlagen und Prozessoptimierungen aus einer Hand.
Ganz wichtig! Welche Viskosität weist die Flüssigkeit auf?
Ist ein geeignetes Düsen- beziehungsweise Zerstäubersystem für eine konkrete Anwendung zu wählen, so sind zunächst drei sehr wichtige Fragen zu klären:
- Ist die Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit bekannt?
- Handelt es sich um eine newtonsche oder aber nicht newtonsche Flüssigkeit?
- Welcher Volumenstrom bzw. Massenstrom an Flüssigkeit ist je Düse zu zerstäuben?
Was ist eigentlich unter der Viskosität zu verstehen und worauf ist zu achten?
Unter der Viskosität versteht man prinzipiell die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit oder eines Gases bei einer definierten Beanspruchung und einer bestimmten Temperatur.
Hierbei muss man unterscheiden, ob sich die Viskosität η mit zunehmender Beanspruchung oder in der Zeit ändert. In diesem Fall liegt eine nicht-newtonsche Flüssigkeit vor.
Bleibt der Betrag für die Viskosität hingegen konstant (Temperaturabhängigkeit!), so spricht man von einem newtonschen Fluid.
Dieses Verhalten lässt sich durch Fließkurven darstellen.
Nachfolgend sind Fließkurven für bestimmte Flüssigkeiten dargestellt.
Ein Potenzgesetz, mit welchem sich näherungsweise die Fließeigenschaften nichtnewtonscher
Flüssigkeiten beschreiben lassen stammt von Ostwald u
nd de Waele:
Für newtonsche Flüssigkeiten ist n=1.
Eine gewisse Besonderheit betrifft die Bingham-Fluide. Sie verhalten sich unterhalb eines bestimmten Betrages für die Schubspannung t quasi wie ein Festkörper.
Erst beim Überschreiten eines kritischen Wertes t0 fließen sie. Dann zeigen sie allerdings ein newtonsches Fließverhalten.
Bei bestimmten technischen Fluiden ist dieses Verhalten von Vorteil. So weisen beispielsweise einige Farben ein derartiges Fließverhalten auf. Werden diese mit einer Düse zerstäubt, fließen sie eine „normale“ Flüssigkeit. Die Filmschicht auf einer Oberfläche hingegen verhält sich wie ein Festkörper, was das Ablaufen verhindert. Zu den Bingham-Fluiden zählen auch Ketschup und Blut.
Die Viskosität newtonscher Flüssigkeiten kann man beispielsweise mit sogenannten Kapillarviskosimetern oder Kugel-Fall-Viskosimeter bestimmen.
Nichtnewtonsche Flüssigkeiten werden üblicherweise mit Rotationsviskosimetern gemessen.
Die Viskosität von Flüssigkeiten steigt mit abnehmender Temperatur ab; Beispiel Motoröl im Winter. Mit steigender Temperatur werden die Flüssigkeiten nieder viskoser.
Achtung! Die Viskosität von Gasen steigt mit zunehmender Temperatur an.
Was hat die Viskosität mit dem Volumenstrom an Düsen und Zerstäubern zu tun?
Insbesondere bei den sogenannten Einstoff-Druckdüsen spielt die Reynolds-Zahl Re
eine wic
htige Rolle.
Sind kleine Flüssigkeitsvolumenströme zu zerstäuben, so ist der Düsenaustrittsdurchmesser d ebenfalls betragsmäßig klein. Ist die Flüssigkeit dann auch noch sehr viskos, -großer Betrag für h-, wird die Reynolds-Zahl sehr klein.
Eine kleine Reynolds-Zahl bedeutet aber auch, dass die Strömung unter Umständen laminar ist. Dieses ist häufig die Ursache dafür, dass Einstoff-Druckdüsen beim Zerstäuben kleiner Volumenströme viskoser Flüssigkeiten versagen.
Die Zweistoff-Düsen sind in weitaus geringerem Maß von dieser Problematik betroffen.
Bei Bedarf bestimmen wir gerne für Sie die rheologischen Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit. Selbstverständlich auch die der nicht-newtonschen Flüssigkeiten sowie als Funktion der Temperatur.
Nehmen Sie Kontakt zu uns auf!
Wir helfen Ihnen gerne weiter!