Düsenlexikon 2017-04-21T14:04:33+00:00

Düsenlexikon der IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Das Düsenlexikon von A bis C

Begriffe von Abtropfen bis Coanda-Mündung – Einfach und nachvollziehbar erläutert im Düsenlexikon!

A


Abtropfen

Eine sehr einfache Methode zum Erzeugen monodisperser, also gleich großer, Tropfen mit dem Durchmesser x beziehungsweise D im Erdschwerefeld. Aus einer Kapillare oder einer vollständig gefüllten Düsenöffnung tritt hierbei Flüssigkeit mit sehr geringer Geschwindigkeit aus und bildet einen hängenden Tropfen. Die Flüssigkeit darf also nicht schnell ausströmen! Der Tropfen nimmt in seiner Größe stetig zu. Überschreitet die Gewichtskraft die haltende Oberflächenspannungskraft, löst sich der Tropfen ab.

Im Fall der Nichtbenetzung ist die theoretische Tropfengröße x leicht zu berechnen. Sie hängt vom Kapillardurchmesser D, der Oberflächenspannung σ, der Flüssigkeitsdicht ρ und der Erdbeschleunigung g ab.

Theoretische Tropfengröße beim Abtropfen an einer Kapillare. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

In der Realität sind die erzeugten Tropfen etwas kleiner als die nach der Formel berechneten. Zu unterscheiden ist ferner in Benetzung und Nichtbenetzung. Das Abtropfen wird technisch oftmals genutzt, um definierte Wirkstoffmengen abzugeben.

Typische Anwendung von Abtropf-Vorgängen: Tropfflaschen zur Dosierung von Medikamenten.


Aerodynamisches Zerwellen

Eine bestimmte Form des Zerfalls von Flüssigkeitslamellen zu Tropfen. Dieses Phänomen tritt bei Lamellen bildenden Düsen auf und beruht auf Wechselwirkungen der frei strömenden Lamelle mit der umgebenden Gasatmosphäre. Die Abgrenzung der verschiedenen Lamellenzerfallsphänomene voneinander ist schwierig, da einerseits die Übergänge fließend sind und zudem eine Vielzahl von Parametern eine Rolle spielen.

Das  aerodynamische Zerwellen ist ein technischer üblicher Betriebsbereich, der beispielsweise an Flachstrahldüsen, Hohlkegel-Düsen und Kegel-Düsen zu beobachten ist.


Akkustische Zerstäuber

Ein mit hoher Strömungsgeschwindigkeit strömendes Gas wird genutzt, um Schallwellen zu erzeugen. Diese Düsen sind  weder eindeutig dem Ultraschallvernebler noch den Zweistoff-Düsen zuzuordnen. Einerseits nutzen sie die kinetische Energie des Gases zur Zerstäubung (Zweistoffdüsen), andererseits durch eine spezielle Strömungsführung des Gases induzierte Schwingungen. Sie konnten sich in der Praxis bislang nicht durchsetzen.


Ausflussfunktion

Ausflussfunktion für kompressible Strömungen an Düsen. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbHEine wichtige Kenngröße bei der Berechnung kompressibler Gasströmungen aus Düsen und Öffnungen. Sie beschreibt in dimensionsloser Form die Massenstromdichte des strömenden Gases. Beim Erreichen des kritischen Druckverhältnisses in der Düsenmündung, das ist beim Erreichen der Schallgeschwindigkeit der Fall, beträgt der Wert bei Luft als strömendem Fluid ψ = 0,484.


Auslaufen von Kapillaren und Düsen

Das Auslaufen von Flüssigkeit tritt an Kapillaren beziehungsweise Düsen bei extrem niedrigen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten auf. Ab einem kritischen Kapillardurchmesser D tritt umgebende Luft ein und es kommt zum Ausbilden unregelmäßiger und grober Tropfen.

Bond-Zahl in der Düsentechnik. Ihr Betrag bestimmt, ob Auslaufen von Düsen auftritt. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH.In der Theorie tritt Auslaufen bei einem Betrag ab 28 für die dimensionslose Bond-Zahl Bo auf. Besonders bei Rotationszerstäubern mit Einzeldüsen spielt das Auslaufen eine Rolle. Im Erdschwerefeld spielt der Kapillardurchmesser D, die Flüssigkeitsdichte ρ und die Oerflächenspannung σ eine Rolle.


B


 

Becherzerstäuber

Rotationszerstäuber in der Bauform eines Becherzerstäubers. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH.Der Becherzerstäuber ist eine spezielle Bauform des Rotationszerstäubers. Das Gebiet des Fadenzerfalls tritt hierbei bereits bei relativ geringen Flüssigkeitsvolumenströmen auf. Die Tropfenbildung im Bereich des Fadenzerfalls liefert ein nahezu monodisperses Spray. Daher wird dieser Betriebsbereich häufig genutzt, um staubfreie Feststoff-Produkte zu erhalten. In der Lackiertechnik ist dieser Betriebsbereich ebenfalls von großem Interesse.

 

 

 


Beladung
Siehe Massenstromverhältnis


Benetzung

Berührt eine sich in der Gasatmosphäre befindliche Flüssigkeit eine feste Wandung, dieses kann beispielsweise eine Düsenmündung sein, tritt bei ruhenden oder mit sehr geringer Geschwindigkeit fließenden Fluiden das Phänomen der Benetzung (oder Nicht-Benetzung) auf.

Bei der Benetzung bildet die Flüssigkeit in der Regel einen Randwinkel  α < 90o aus, bei der Nicht-Benetzung einen Winkel  α > 90o. Ein Randwinkel von exakt 90o tritt in der Natur nicht auf. Insofern kann grundsätzlich zwischen Benetzung und Nicht-Benetzung unterschieden werden.

Durch Anlagerungen und/oder Verschmutzungen an der Düsenmündung kann sich das Benetzungsverhalten im Laufe der Zeit ändern.

Randwinkel bei der Benetzung beziehungsweise Nicht-Benetzung. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH. 


Bernoulli-Gleichung

Die Bernoulli-Gleichung ist eine der wichtigsten Grundgleichung in der Strömungsmechanik. Der dynamische Druck, der statische Druck und der geodätische Druck einer Strömung werden hierbei betrachtet. Eine Erweiterung erfolgt durch das Einführen von Verlustgliedern.

Die Bernoulli-Gleichung ist eine der wichtigsten Grundgleichungen in der Strömungsmechanik. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH.

ξ bezeichnet hierbei den sogenannten Druckverlustbeiwert, pd ist der dyamische -, pg der geodätische – und p der statische Druck.


Blasenströmung

Eine spezielle Strömungsform der Zweiphasenströmung. Sie tritt vorzugsweise bei kleinen Gasvolumenanteilen auf und ist im Bereich der Düsen-Technik von untergeordneter Bedeutung.


Borda-Mündung

Borda-Mündung zur Erhöhung des Turbulenzgrades an Einstoff-Druckdüsen. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

 

Die Borda-Mündung ist eine spezielle Formgebung der Austrittsbohrung, die bei Einstoff-Druckdüsen eingesetzt wird. Die Borda-Mündung erhöht den Turbulenzgrad der strömenden Flüssigkeit. Dieses unterstützt ein rasches Aufbrechen des Flüssigkeitsstrahles zu Tropfen. Diese Mündungsform trifft man gelegentlich bei sogenannten Turbulenzdüsen an.

 

 


Brausen

In der Regel versteht man hierunter eine Anordnung von gleichmäßigen Bohrungen oder besondere Lochbleche. An den einzelnen Bohrungen findet der laminare Strahlzerfall statt. Es werden also viele monodisperse, also nahezu gleich große, Tropfen gebildet.

Typisches Anwendungsbeispiel: Gartenbrause.


C


Coanda-Mündung

Eine sanfte Umlenkung und Erweiterung der Düsenmündung in Strömungsrichtung. Vergleichbar mit der Kontur an einem Blechblas-Instrument wie zum Beispiel einer Trompete. Diese Coanda-Mündung ist vorzugsweise bei Hohlkegel-Druckdüsen (HKD) anzutreffen, um den Sprühwinkel zu vergrößern. Jedoch auch vereinzelt bei Turbulenzdüsen.