超声波雾化有用吗？

时间：2022-04-01

有关研究认为，超声波雾化是利用超声波能量使液体在气相中形成细小液滴的过程，即在振动的液体表面产生超声波，由振幅组成的振动峰分离并打破来自表面的液滴。随着超声波频率的增加，雾化的液滴变得越来越细。一般在超声波振动频率的作用下，可以得到细小的液滴。此外，超声波频率场可以消除或变薄传热面附近的温度边界层，从而促进传热。

采用不同类型的雾化工艺，可根据能量转移对液膜表面雾化的影响进行分类。机械或传统的雾化工艺，如二流体雾化、压力雾化和转盘雾化，是利用机械能对液体加压或增加动能，使其以液滴的形式分解。这些过程需要更多能量，并且无法控制液滴的较终尺寸和喷射速度。

与传统雾化不同的是，它可以更高效，只需将电能传输到压电换能器即可驱动喷嘴产生共振。液滴没有移动部件，只有由供应的电能产生的机械振动用于产生液滴。由于不需要额外的能量，因此可以更好地控制液滴尺寸分布。

建立了不同工作流体（包括水、油和熔蜡）在强迫振动频率为 10-800 kHz 的毛细管峰产生的液滴平均直径，并建立了喷射液滴平均直径之间的关系。dp = 0.34*8π / ρf2

毛细波和空化效应

超声波雾化的产生是基于毛细波效应和空化效应。作用于功率较低的20KHz雾化头时，观察到雾化头表面有一个网格状规则结构，单位面积上的波峰和波谷数量相同，称为毛细波。这种低功率输入在没有实际液滴喷射的情况下产生表面扰动。

气蚀是一种用肉眼无法在雾化头表面直接观察到的微观现象。通过相机延时发现了两种不同类型的液滴，即近球形液滴和条纹，条纹速度较高，近球形液滴速度较慢，可以识别空化的存在。

在雾化器表面附近和液膜中形成空腔以及随后这些空腔的塌陷导致大量能量的局部释放；因此，与在毛细波传播引起的液滴喷射情况下观察到的低喷射速度相比，空化效应大大增加了液滴喷射速度。同时，随着雾化器频率的增加，液体在雾化头尖端所占的表面积减小，难以捕捉表面的毛细波。

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