Laserbeugungsspektrometer – Tropfengrößen und Tropfengrößenverteilungen laseroptisch messen

Mit dem Laserbeugungsspektrometer lassen sich Tropfengrößen und deren vollständige Verteilungen in einem Spray laseroptisch messen. Berührungs- und beeinflussungsfrei sowie kostengünstig!

Sprühnebel an einer Treibgasflasche mit dem Laserbeugungsspektrometer messen.

Der Versuch, Informationen über die Tropfengrößen in einem Spray und somit über die Sprayeigenschaft durch abbildende Methoden zu erhalten scheitert üblicherweise. Zum einen ist die Anzahl an Tropfen im Spray oft sehr hoch, zum anderen weisen die Tropfen eine hohe Geschwindigkeit auf. Dieses hat zur Folge, dass auf einem Bild nur ein milchiger und verschwommener Nebel zu erkennen ist.

Reproduzierbare Aussagen zu Trofengrößenverteilungen im Spray einer Düse lassen sich mit dieser Methode also üblicherweise nicht erzielen.

Ebenso scheitern Versuche, Tropfengrößen durch Sonden oder durch Auffangen von Tropfen zu ermitteln. Es muss zudem berücksichtigt werden, dass jeder Eingriff in das Spray natürlich auch Wechselwirkungen hervorruft. Dadurch können sich die ursprünglichen Sprayeigenschaften drastisch verändern.

Die Lösung: Berührungs- und beeinflussungsfreies Messen mit dem Laserbeugungsspektrometer.

Das Messen mit dem Laserbeugungsspektrometer ist eine elegante, kostengünstige und zudem effiziente Methode zum Ermitteln der vollständigen Tropfengrößenverteilung in einem Spray.

Beugungsspektrometer zum Messen von Tropfengrößen. Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Dieses Verfahren nutzt bestimmte optische Eigenschaften eines Laserstrahles aus, welcher durch das Spray, welches eine Düse liefert, hindurch gesendet wird.

Dabei entsteht ein von der Tropfengrößenverteilung abhängiges Beugungsmuster. Dieses wiederum wird von speziellen elektronischen Bauteilen im Laserbeugungsspektrometer aufgenommen und mittels einer Software ausgewertet. Das Ergebnis einer derartigen Messung ist ein Protokoll, welches nicht nur die charakteristischen Tropfendurchmesser aufweist. Vielmehr erhält man Informationen über die gesamte Tropfengrößenverteilung.

Integral bedeutet in diesem Fall, dass ein bestimmter Bereich des Sprays gemessen wird. Dieser Messbereich wird durch den Laserstrahl und den durchleuchteten Spraybereich gebildet. Um das vollständige Spray zu vermessen,das bedeutet also auch Randbereiche des Sprays zu erfassen, ändert man die Positionierung der Düse in Bezug auf den Laserstrahl.

Wichtig ist ferner die Messentfernung von der Düsenmündung. Die Sprayeigenschaften an einer Düse ändern sich mit zunehmender Entfernung von der Düsenmündung. Dafür verantwortlich sind Verdunstungseffekte an Tropfen und die Tropfenkoaleszenz. Unter der Tropfenkoaleszenz versteht man das Zusammenfließen von Tropfen. Zwei Sprayeigenschaften können somit nur dann sinnvoll miteinander verglichen werden, wenn sie unter identischen Bedingungen aufgenommen wurden.

Selbstverständlich sind zudem die kompletten Messbedingungen zu dokumentieren. Also auch Temperatur, Luftfeuchte und Umgebungsdruck!

Das Ergebnis und die Auswertung einer Messung des Tropfengrößenspektrums mit dem Laserbeugungsspektrometer.

Nach dem Abschluss der Messung liegt ein vollständiges und aussagekräftiges Messprotokoll vor. 

Protokoll einer Messung mit dem Laserebugungsspektrometer Bild: IBR Zerstäubungstechnik GmbH

Klicken Sie auf das Bild, um eine PDF angezeigt zu bekommen.

Neben den üblichen charakteristischen Tropfendurchmessern wie beispielsweise dem mittleren Tropfendurchmesser d50 und dem Sauterdurchmesser d32 wird die gesamte Tropfengrößenverteilung dargestellt.

Nur so ist es überhaupt möglich, fundierte Aussagen zu den feinsten beziehunsgweise gröbsten Tropfen in einem Spray zu treffen. Eine sehr wichtige Information, um Aussagen zu unerwünschten Overspray-Effekten oder dem Anlagern von Tropfen an Wandungen zu erhalten.

Darüber hinaus finden sich noch weitere interessante Informationen im Messprotokoll der Laserbeugungsspektrometer-Messung. Zum Beispiel Angaben zur Tropfenkonzentration im Messvolumen und der errechneten spezifischen Oberfläche des Sprays. 

Nur mit diesen umfassenden Informationen können anschließend verlässlich Berechnungen zu Stoff- und Wärmeübergangsprozessen oder zu nachgeschalteten verfahrenstechnischen Vorgängen durchgeführt werden. 

Auch dieses belegt wieder einmal deutlich, dass einzelne Angaben wie mittlere Tropfendurchmesser D50 oder Sauterdurchmesser D32 zu Sprayeigenschaften nicht ausreichend sind!

Messungen mit dem Laserbeugungsspektrometer als Dienstleistung.

Das Messen von vollständigen Tropfengrößenverteilungen an Düsen und Zerstäubern bieten wir Ihnen auch als separate und unabhängige Dienstleistung an. Also auch an bereits im Einsatz befindlichen Düsen und Zerstäubern. Dieses ist auch sinnvoll, da Möglichkeiten zu Prozessoptimierungen oftmals erst dann verlässlich abgeschätzt werden können, wenn die momentanen Sprayeigenschaften bekannt sind. 

Sofern gewünscht und technisch möglich, führen wir diese laseroptischen und somit berührungs- und beeinflussungsfreien Messungen von Tropfengrößenspektren auf Wunsch in Ihrem Hause durch.

Ingenieure und Physiker der IBR Zerstäubungstechik GmbH beraten Sie jetzt gerne zu Spraymesstechniken, die auch als separate Dienstleistung angeboten werden!Besprechen Sie Ihre Messaufgabe mit unseren Ingenieuren.

Mitarbeiter unserer Hotline stehen Ihnen unter

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während der Bürozeiten gerne zur Verfügung!