Использование пневматического распыления растворов

Наибольшее распространение в различных областях техники нашли до настоящего времени пневматические распылители. Принцип действия пневматических распылителей [] состоит в следующем. У места выхода сжатого газа из отверстия находится под углом трубка для подачи раствора; в кольцевых распылителях трубка, подающая раствор, окружена другой трубкой и газ выходит из кольцевого зазора. Вследствие расширения газа у места его выхода создается разрежение, и рабочий раствор засасывается в трубку. Выходящий с большой скоростью газ увлекает, благодаря трению, струи раствора, вытягивая их в тонкие нити, которые быстро распадаются, образуя сферические капли. Чем больше скорость истечения газа, тем тоньше получаются нити и тем большая степень дисперсности аэрозоля.

Среди пневматических распылителей наибольшее распространение получили распылители концентрического типа. Обычно распылители этого типа используются со свободной подачей раствора, но в последнее время все шире применяется принудительная подача распыляемого раствора с помощью различного вида насосов или других каких-либо способов. Используются распылители как неразборной конструкции (цельносварные из кварца или стекла) так и разборные. Достоинством этих распылителей является относительная простота конструкции, а также возможность работы без принудительной подачи раствора.

К недостаткам его можно отнести следующую принципиальную особенность. Для получения капель малого диаметра необходимо увеличивать скорость распыляющего газа, для чего приходится увеличивать давления в газовой системе и уменьшать кольцевой зазор между трубками подачи газа и раствора. При уменьшении кольцевого зазора размер капель уменьшается, но появляется опасность засорения распылителя, особенно при работе с концентрированными растворами. На Западе сейчас широкое распространение получили распылители, производимые фирмой Мейнхарда, стандартизированные и имеющие воспроизводимые свойства (расход раствора 1-2 или 3 л/мин, диаметр газового отверстия от 15 до 35 мкм). Допустимое содержание солей в растворах 20-40 г/л. При больших концентрациях начинается отложение солей в кольцевом зазоре между центральной и внешней трубками. Особенно легко засоряют распылители легкогидролизуемые соли.

Можно увеличить зазор между трубками и соответственно диаметр трубки, подающей раствор. Но тогда придется работать при больших расходах распыляющего газа, если мы хотим получать малый диаметр капель аэрозоля.

Эффективность распылителей невелика (1,5-3,5 %), но может быть увеличена до 60-80%, если вплотную к соплу распылителя поместить шарик импактора и увеличить расход газа. Угловые пневматические распылители основаны на том же принципе, что и концентрические. В большинстве случаев раствор в них подается по вертикальному, а газ - по горизонтальному каналам. На средний диаметр капель влияет соотношение диаметров капилляров, расстояние между их кончиками и давление газа.

В 70-х годах были рассмотрены регулируемые распылители, но в настоящее время предпочитают использовать распылители с жестко закрепленными капиллярами, так как у них лучше долговременная стабильность, при этом оба капилляра часто изготавливаются в виде единого блока.

Распылитель Бабингтона

В распылителях Бабингтона распыление происходит при прохождении струи газа через тонкую пленку жидкости. Из коммерческих зарубежных распылителей этого типа наибольшее распространение получил распылитель GMK, применяемый в эмиссионной спектрометрии. Распылитель работает с перистальтическим насосом или другим способом принудительной подачи жидкости.

Распылитель обычно используется со специальной камерой распыления, в которой аэрозоль изменяет направление движения более чем 2 раза, за счет чего удаляются почти все тяжелые и неоднородные капли. Количество вводимого аэрозоля по сравнению с пневматическим распылителем при одинаковом расходе раствора (1,8 мл/мин) увеличивается в·1,5-2 раза, примерно в 1,5 раза повышается эффективность распыления. Примерно на 1 порядок уменьшается средний диаметр капель аэрозоля. Распылители этого типа чрезвычайно устойчивы к засорению и позволяют распылять концентрированные растворы солей. Опыт работы с этими распылителями во ВНИИ ТВЧ показал, что в течение примерно 5 лет он не засорился ни разу, в то время как пневматический концентрический распылитель требовал регулярной промывки (несколько раз в неделю).