Begriffe aus der Zerstäubungstechnik von M bis O

M


Machzahl

Mach-Zahl in der StrömungsmechanikUnter der Mach-Zahl versteht man eine dimensionslose Kennzahl in der Strömungsmechanik, welche die reale Strömungsgeschwindigkeit u in ein Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit c setzt.

Die jeweiligen Mach-Zahlen werden üblicherweise wie folgt unterschieden:

  • Ma < 1  Unterschall- bzw. Subsonische Strömung
  • Ma=1    Schall-Strömung
  • Ma>1    Überschall- bzw. Supersonische Strömung
  • Ma>>1  Hyperschall

Massenstromverhältnis, auch Beladung genannt

Die Beladung beschreibt das Massenstromverhältnis zwischen Druckgas und Flüssigkeit an Zweistoff-Düsen. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbHDas Massenstromverhältnis, auch Beladung genannt, stellt eine wichtige dimsionslose Kennzahl für Zweistoff- beziehungsweise pneumatische Düsen dar. Diese Kennzahl gibt an, wie viel Massenstrom an Druckgas im Verhältnis zum Flüssigkeitsmassenstrom zur Verfügung steht.

Achtung! Der Massenstrom darf nicht mit dem Volumenstrom verwechselt werden!

Tendenziell werden die Tropfengrößen im Spray einer Zweistoff-Düse mit steigender Beladung µ kleiner. Es existieren aber physikalische Grenzbereiche. Ab einem bestimmten kritischen Wert für µ tritt kein weiterer nennenswerter Effekt in Bezug auf das Tropfengrößenspektum mehr auf.

Daher kommt es bei der Auswahl beziehungsweise Auslegung einer Zweistoff-Düse auch darauf an, das erwünschte Sprühergebnis mit einem möglichst geringen Wert für die Beladung µ zu erreichen. Dieses ist nicht nur im Interesse einer Energieeffizienz und somit auch der Kostenreduzierung von Bedeutung! Zu hohe Massenstromverhältnisse führen oftmals auch darüber hinaus zu Problemen im Bereich des Oversprays.


 

Mehrphasenströmung

Unter einer Mehrphasenströmung versteht man in der Strömungsmechanik Ströme aus verschiedenen einzelnen Stoffen. Das können beispielsweise unmischbare Flüssigkeiten wie Öl und Wasser sein, die sich in einer Rohrleitung bewegen. Auch Feststoffe und Flüssigkeiten bilden eine Mehrphasenströmung aus.

In der Düsen- und Zerstäubungstechnik sind insbesondere Mehrphasenströmungen aus einem Gas (Luft) und einer Flüssigkeit interessant. So nutzen beispielsweise die Zweistoff-Düsen innerer Mischung die besonderen Eigenschaften von Mehrphasenströmungen aus, um feine Tropfen auch bei der Verwendung höher viskoser Flüssigkeiten zu erzeugen.

Das Berechnen von Mehrphasenströmungen ist sehr komplex und aufwendig. Daher bedient man sich in der Regel den Methoden der numerischen Strömungsmechanik; CFD. Gegebenenfalls werden auch dimensionsanalytische Verfahren und die Ähnlichkeitstheorie eingesetzt.


Mindestamplitude

Mindestamplitude am Ultraschallvernebler. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Diese ist erforderlich, damit sich an Ultraschall-Verneblern Kapillarwellen ausbilden können.

 

 


N


Navier-Stokes-Gleichung

Die Navier-Stokes-Gleichung in der StrömungsmechanikEine wichtige Grundgleichung in der Strömungsmechanik. Bei der Navier-Stokes-Gleichung handelt es sich um eine nichtlineare und partielle Differentialgleichung.

Eine vollständige analytische Lösung besteht bislang nicht.


Nebeleinsatzamplitude an Ultraschallzerstäubern

Das Vernebeln von Flüssigkeiten setzt an Ultraschall-Verneblern ein, wenn die Nebeleinsatzamplitude AN erreicht beziehungsweise überschritten wird. wird. Diese ist unter anderem von der Anregungsfrequenz fA abhängig.


O


Oberflächenspannung

Innendruck in einem Tropfen aufgrund der Oberflächenspannung. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbHDie Oberflächenspannung ist ein spezifischer Stoffwert einer Flüssigkeit. Sie ist von der Temperatur abhängig. Bei fast allen Flüssigkeiten nimmt die Oberflächenspannung mit steigender Temperatur ab. In der Düsentechnik spielt die Oberflächenspannung eine Rolle beim Zerfall von Flüssigkeitsstrahlen und Lamellen zu Tropfen. Auch das weitere Zerteilen von Tropfen wird maßgeblich von dieser Größe beeinflusst. 

Die Oberflächenspannung σ erzeugt im Inneren eines Tropfens einen stabilisierenden Überdruck. Dieser ist unter Anderem dafür verantwortlich, dass sich kleine Tropfen nur sehr schlecht weiter zerteilen lassen.

Beispiel: Innendruck im Wassertropfen mit x=1 µm, pi=2,88 bar!

Hier finden Sie eine ausführlichere Darstellung zur Oberflächenspannung und Methoden zur Messung dieser.

 


Overspray

Unter dem Begriff Overspray versteht man üblicherweise den unerwünschten Feinanteil in einer Tropfengrößenverteilung. Dieser kann zu Problemen in filternden Abscheidern, bei der Produktgüte (Staub), bei der Kontamination der Umgebung sowie einem nicht vertretbaren Wertststoff-Verlust führen.

Der Anteil an Overspray kann nur durch eine vollständige Analyse des Tropfengrößenspektrums ermittelt werden. Hierzu kommen dann laseroptische Messmethoden der Sprayeigenschaften zur Anwendung.