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Zerstäuben von Suspensionen

 

Dr.-Ing. F. Schmidt

 

Zerstäuben von Flüssigkeiten mit dispergierten fluiden Phasen

Flüssigkeiten lassen sich durch Zerstäuben in den dispersen Zustand überführen. Dabei entstehen Sprays mit besonders kleinen Tropfen und engen Durchmesserhäufigkeitsverteilungen. Dazu müssen die Flüssigkeiten bereits innerhalb der Düse mit einem Gasstrom vermischt werden, damit sie als zweiphasige Strömung den Düsenaustrittsquerschnitt verlassen. Technisch bedeutsam ist das Zerstäuben von Suspensionen. Hierzu wird in einem Gemisch aus festen Partikeln und Flüssigkeit vor dem Austrittsquerschnitt der Zerstäuberdüse eine gasförmige Phase in Form von Blasen dispergiert. Es entstehen Sprays mit sehr kleinen Tropfen der zerstäubten Suspension, welche im Verlauf eines angeschlossenen Trocknungsvorgangs, Pulver mit besonders feinen Partikeln und engen Prartikelgrößenverteilungen liefern.

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Bild: Schematische Darstellung der innenmischenden Zweistoffdüse

In den vorgesehenen Forschungsarbeiten sollen Suspensionen im überhitzten Zustand zerstäubt werden. Die in ihnen vor dem Zerstäuben dispergierte Gasphase (Luft) unterstützt gemeinsam mit den suspendierten Partikeln die heterogene Keimbildung für die Dampfphase, welche während des Zerstäubens durch Druckreduktion entsteht. Sie führen zu einer sehr feinen Dispergierung mit gleichzeitiger Trocknung der suspendierten festen Partikeln.

Ziel der Forschungsarbeiten ist der Einsatz neuer tomographischer und laseroptischer Messmethoden, um die physikalischen Zusammenhänge zwischen der dreiphasigen Strömung in der Düse und im Spray zu ermitteln. Die daraus folgende Modellbildung soll eine Maßstabsvergrößerung sowie die Dimensionierung entsprechender Zerstäubungs- und Trocknungsapparate ermöglichen.