STEEL INDUSTRY

Perché la dimensione delle gocce generate dagli ugelli è importante?

Come funziona l’atomizzazione negli ugelli? Come misuriamo la dimensione delle gocce?

Perché la dimensione delle gocce generate dagli ugelli è importante?

Come funziona l’atomizzazione negli ugelli? Come misuriamo la dimensione delle gocce?

La dimensione delle gocce degli spruzzi generati dagli ugelli ricopre un ruolo importante in molte applicazioni come il raffreddamento, l’abbattimento dei fumi, l’antincendio, l’essiccazione e l’irrorazione agricola.

Prima di approfondire perché la dimensione delle gocce è importante, capiamo come si generano le gocce dagli ugelli.

Il processo di atomizzazione

Dplus

Per comprendere appieno l’importanza della dimensione delle gocce, è importante per prima cosa acquisire il meccanismo per il quale queste gocce vengono generate.

Come funziona il processo di atomizzazione di un ugello?

Il diagramma mostra l’idealizzazione del processo che genera le goccioline mentre il getto d’acqua che esce dall’ugello si sta rompendo.

Il modello teorico, la cui esattezza è confermata dalla ricerca scientifica, considera che il liquido che scorre attraverso l’ugello ed esce passando attraverso il bordo dell’orifizio genera una lamina liquida.

Tale lamina, a causa dell’instabilità indotta da forze aerodinamiche, ovvero dovute alla resistenza che l’aria circostante oppone al moto delle gocce, si rompe prima in filamenti allungati di forma più o meno cilindrica, e alla fine si trasforma in goccioline.

Da cosa dipende la dimensione della goccia generata da un ugello?

Prendendo il processo di atomizzazione come linea guida, si può facilmente intuire che il diametro medio delle gocce generate dagli ugelli è collegato a parecchi fattori, quali:

1 | Pressione d’alimentazione

Maggiore è la pressione del fluido, minore è la dimensione delle goccioline.

2 | Tipo di pattern di spruzzo dell’ugello

Generalmente, gli ugelli a cono pieno producono le gocce più grandi, seguiti dagli ugelli a cono cavo e da quelli a getto piatto. Questa classificazione è applicabile sia agli ugelli idraulici sia a quelli a doppio fluido aria-acqua, sebbene quest’ultimi generino gocce più fini rispetto agli ugelli idraulici.

3 | Strumentazione di rilevazione

Spesso, misurare la dimensione delle gocce con metodi differenti comporta risultati anche molto diversi fra loro.

4 | Posizione della goccia all’interno del cono di spruzzo e distanza della goccia dall’orifizio

In base alla tipologia di pattern di spruzzo e allora loro posizione nel cono, le gocce possono avere dimensioni molto diverse fra loro.

5 | Tipologia di Liquido spruzzato

La viscosità e la tensione superficiale aumentano la quantità di energia necessaria per atomizzare lo spray. Un aumento di una di queste proprietà in genere aumenterà la dimensione della goccia.

6 | Densità del fluido spruzzato

Il peso specifico di un fluido influenzerà la portata complessiva raggiunta all’ugello e quindi influenzerà la dimensione delle goccioline. Per una data pressione, maggiore è il peso specifico, minore è la portata, quindi minore è la dimensione media delle goccioline.

7 | Angolo di spruzzo

All’aumentare dell’angolo di spruzzo, ci sarà una riduzione della dimensione della goccia e al contrario una riduzione nell’angolo di spruzzo aumenterà la dimensione della goccia.

Perché la dimensione delle gocce generate degli ugelli è importante?

Una premessa da fare per comprendere il motivo per cui la dimensione delle gocce è così importante è che minore è la dimensione media delle goccioline, maggiore sarà la superficie dello spruzzo per un dato volume di fluido. Quindi, se si dimezza la dimensione media delle gocce, la superficie dello spray raddoppia. 

La superficie dello spruzzo per un dato volume di fluido influenza la sua capacità di produrre una reazione chimica o la possibilità dello spray di assorbire o dissipare il calore.

Ecco spiegato perché, nelle applicazioni in cui rileviamo un trasferimento termico o una reazione chimica, la dimensione delle gocce è uno degli elementi più importanti da monitorare.

La dimensione delle gocce è importante anche quando si considera un’applicazione come l’abbattimento dei gas nocivi negli scrubber. Sebbene dimensioni minori delle gocce aumentino l’efficienza dell’abbattimento, è tuttavia necessario evitare che le gocce siano tanto piccole da essere trascinate dalla corrente gassosa.

Come si misura la dimensione delle gocce degli ugelli?

Il nostro laboratorio interno dispone di un Sistema Laser PDPA, che consente di avere informazioni sulla dimensione e sulla velocità delle gocce costituenti il getto generato da un ugello.

Sistema Laser PDPA

Per la caratterizzazione idraulica degli spray il sistema si compone di un Anemometro Phase Doppler, che consente di avere informazioni sulla dimensione e sulla velocità delle gocce costituenti il getto. Le unità trasmittenti e riceventi sono montate su un sistema di traversing che ne consente la traslazione su assi X, Y, Z; con questo sistema si ha la libertà d’investigare sull’intero volume dello spruzzo.

Il sistema PDPA (Phase Doppler Particle Analyzer) consente la caratterizzazione di ciascuna particella sferica che attraversa il volume della sonda costruendo statistiche accurate. Il punto di prelievo della sonda è costituita da due raggi laser intersecanti i quali forniscono un punto di misurazione ad alta risoluzione. I dati acquisiti successivamente vengono elaborati da un software.

Ti interessa questo prodotto o hai bisogno di una consulenza personalizzata? Contattaci!

Scrivici