La nébulisation par ultrasons fonctionne-t-elle?

Des études pertinentes pensent que l’atomisation par ultrasons est le processus d’utilisation de l’énergie ultrasonique pour former du liquide de fines gouttelettes en phase gazeuse, c’est-à-dire que des ondes ultrasonores sont générées à la surface du liquide vibrant et que le pic de vibration composé d’amplitude sépare et brise les gouttelettes de la surface. À mesure que la fréquence ultrasonore augmente, les gouttelettes atomisées deviennent plus minces et plus fines. Généralement, sous l’action de la fréquence de vibration ultrasonique, de fines gouttelettes peuvent être obtenues. En outre, le champ de fréquence ultrasonique peut éliminer ou amincir la couche limite de température près de la surface de transfert de chaleur, favorisant ainsi le transfert de chaleur.

Différents types de procédés d’atomisation sont utilisés, qui peuvent être classés en fonction de l’effet du transfert d’énergie sur l’atomisation de la surface du film liquide. Les procédés d’atomisation mécaniques ou traditionnels, tels que l’atomisation à deux fluides, l’atomisation sous pression et l’atomisation à disque rotatif, utilisent l’énergie mécanique pour pressuriser ou augmenter l’énergie cinétique d’un liquide afin qu’il puisse être décomposé sous forme de gouttelettes. Ces processus nécessitent plus d’énergie et n’ont aucun contrôle sur la taille finale et la vitesse d’éjection des gouttelettes.

Différente de l’atomisation traditionnelle, elle peut être plus efficace et ne nécessite que la transmission de l’énergie électrique au transducteur piézoélectrique pour entraîner la buse à résonner. Les gouttelettes n’ont pas de pièces mobiles, seules les vibrations mécaniques générées par l’énergie électrique fournie sont utilisées pour créer les gouttelettes. Comme aucune énergie supplémentaire n’est nécessaire, la distribution de la taille des gouttelettes peut être mieux contrôlée.

Les diamètres moyens des gouttelettes générées par les pics capillaires à des fréquences de vibration forcées de 10 à 800 kHz pour différents fluides de travail (y compris l’eau, l’huile et la cire fondue), et la relation entre les diamètres moyens des gouttelettes jetées ont été établies. dp = 0,34*8π / ρf2

Ondes capillaires et effets de cavitation

La génération d’atomisation ultrasonique est basée sur l’effet d’onde capillaire et l’effet de cavitation. En agissant sur la tête d’atomisation de 20 KHz avec une puissance inférieure, on observe qu’il existe une structure régulière en forme de grille à la surface de la tête d’atomisation, avec le même nombre de pics et de creux par unité de surface, appelées ondes capillaires. Cette entrée de faible puissance produit des perturbations de surface sans éjection réelle de gouttelettes.

La cavitation est un phénomène microscopique qui ne peut pas être observé directement à la surface de la tête atomisante à l’œil nu. Deux types différents de gouttelettes ont été trouvés grâce au time-lapse de la caméra, à savoir des gouttelettes et des stries proches sphériques, avec des traînées ayant des vitesses plus élevées, et des gouttelettes proches de la sphérique ayant moins de vitesse, où la présence de cavitation peut être identifiée.

La formation de cavités près de la surface de l’atomiseur et dans le film liquide et l’effondrement ultérieur de ces cavités entraînent la libération locale de grandes quantités d’énergie; ainsi, par rapport aux faibles vitesses d’éjection observées dans le cas de l’éjection de gouttelettes induite par la propagation des ondes capillaires, l’effet de cavitation augmente considérablement la vitesse d’éjection des gouttelettes. Dans le même temps, la surface occupée par le liquide à l’extrémité de la tête d’atomisation diminue à mesure que la fréquence de l’atomiseur augmente, ce qui rend difficile la capture des ondes capillaires à la surface.