Spraymesstechnik: Der Schlüssel zum Erfolg jedes Projektes in der Düsentechnik

Spray-Messtechnik - Sprayeigenschaften mit nur einem charakteristischen Tropfendurchmesser beschreiben? Ohne Spraymesstechnik ? Bild © Janina Dierks - FotoliaGerade im Bereich der wichtigen Spraymesstechnik und der Beschreibung von Tropfengrößen eines Sprays trifft man zum Teil auf sehr abenteuerliche und auch extrem fragwürdige Aussagen.

Die Sprayeigenschaften zweier Düsen sollen miteinander vergleichbar sein, indem nur mittlere charakteristische Tropfendurchmesser wie der d50 oder der Sauterdurchmesser d32 gegenüber gestellt werden.

Alleine die Angabe einer  bestimmten Tropfengröße des Sprays sollen somit angeblich ausreichen, um verfahrenstechnische Berechnungen oder aber Beurteilungen verlässlich durchführen zu können. Zum Beispiel für das Kühlen oder Quentchen von Gasen, das Verbrennen von Kraftstoffen, etc. Diese und ähnliche Aussagen begegnen uns fast täglich.

An dieser Stelle sprechen wir einmal in ausdrücklicher Art und Weise eine wichtige Warnung aus!

Jede Düse und jeder Zerstäuber liefert zunächst einmal ein Tropfengrößenspektrum. Von wenigen Ausnahmen (monodisperse Tropfen) einmal abgesehen. Dieses Tropfengrößenspektrum beinhaltet also einen charakteristischen Fein- und Grobanteil an Tropfen. Dieses gesamte Tropfengrößenspektrum ändert sich jedoch, sobald andere rheologische Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit auftreten oder sich Betriebsbedingungen ändern! Also beispielsweise Druckdifferenzen. Dieses muss natürlich unbedingt berücksichtigt werden.

Fazit:

Sogenannte charakteristische Tropfendurchmesser wie der Sauterdurchmesser oder der mittlere Tropfendurchmesser alleine reichen definitiv nicht aus, Sprayeigenschaften an technischen Zerstäubern vollständig und ausreichend zu beschreiben! Warum jedoch ist das so?

Betrachten wir das Spray eines technischen Zerstäubers einmal genauer. Dieses beinhaltet einzelne Tropfen, welche verschiedene Durchmesser besitzen. Zunächst definiert man nun zum Beispiel einen mittleren Tropfendurchmesser. Dieser sei beispielsweise 50 µm groß. Also 50% der Tropfen sind größer, 50% kleiner als dieser Wert. Was sagt das nun aber über das Spray und dessen Eigenschaften insgesamt aus?

Gar nichts! Denn es existieren theoretisch unendlich viele und grundsätzlich vollkommen unterschiedliche Tropfengrößenverteilungen, die alle den besagten mittleren Tropfendurchmesser aufweisen können! Zwei Sprays, die demzufolge einen identischen mittleren Tropfendurchmesser oder Sauterdurchmesser aufweisen, können trotzdem vollständig andere Eigenschaften besitzen.

Über den jeweiligen Anteil an besonders feinen oder extrem groben Tropfen im Spray der Düse sagt ein einzelner charakteristischer Wert also überhaupt nichts aus! Also lassen sich die beiden Spray-Eigenschaften, auch bei einem identischen Sauterdurchmesser oder mittleren Durchmesser, auch nicht miteinander vergleichen.   

Wie verhält es sich also mit Problemen des Oversprays oder mit unerwünschten Tropfenabscheidungen in Rohrleitungen oder Apparaten? Welcher Zusammenhang besteht beim Beschichten oder Coating zwischen der Oberflächenbeschaffenheit und dem Spray?  

Diese wichtigen Fragestellungen können de facto nicht verlässlich beantwortet werden, wenn nur ein charakteristischer Tropfendurchmesser bekannt ist!

Ein weiterer wesentlicher und ganz praktischer Effekt kommt hinzu.

Was geschieht, wenn sich Differenzdrücke, Volumenströme und/oder rheologische Eigenschaften der zu zerstäubenden Flüssigkeit ändern? Stimmen dann wenigstens noch die Angaben zu ursprünglichen charakteristischen Tropfendurchmessern? Garantiert nicht! Denn jede Änderung in den Betriebsparametern eines Zerstäubers geht mit einer Änderung des Tropfengrößenspektrums einher.

Vollständige Tropfengrößenverteilungen an Düsen und Zerstäubern müssen durch eine geeignete Spraymesstechnik  erfasst werden!

Und das ist hierbei besonders wichtig! Abhängig von realen Bedingungen und für geplante Betriebsbereiche. Sollten, wenn überhaupt, Informationen zu charakteristischen Tropfendurchmessern vorliegen, gelten diese normalerweise für Wasser. Wie aber stellt sich die Situation da, wenn andere rheologische Eigenschaften vorliegen? Also beispielsweise Öle oder gar nicht-newtonsche Flüssigkeiten zerstäubt werden müssen?

Auch hier hilft Ihnen selbstverständlich das Team der IBR Zerstäubungstechnik GmbH weiter! Dank moderner laseroptischer Verfahren messen wir für Sie im Sinne der Dienstleistung vollständige Tropfengrößenverteilungen laseroptisch! 

Spraymesstechnik - Laseroptisch, berührungsfrei, beeinflussungsfrei. Tropfengrößen mit laseroptischen Methoden messen. Laserbeugungsspektrometer und 3-D Phasen-Doppler-AnemometerMit der Laserbeugungsspektrometrie können rasch Tropfengrößen von Düsen und Zerstäubern ermittelt werden, sofern der Volumenstrom nicht sehr hoch ist. Ansonsten kommt die Phasen-Doppler-Anemometrie, PDA, in Betracht. Mit dieser Messtechnik lassen sich zudem simultan die Tropfengeschwindigkeiten messen. Hoch auflösend und in 3-D.   

Je nach Situation sind derartige Messungen der Tropfengrößenverteilungen sogar bei Ihnen vor Ort möglich. Wir können dann rasch vor Ort entscheiden, ob das derzeit bei Ihnen eingesetzte Düsensystem überhaupt noch ein Potenzial zur Optimierung des Prozesses bietet oder aber alternative Düsen und Zerstäuber sinnvoller, effizienter und kostengünstiger sind.

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