El generador de aerosoles de agujero vibrante realiza la fractura uniforme y el control preciso del tamaño de las partículas de las gotas a través de la combinación de inyección de líquido de alta presión y perturbación mecánica periódica. Sus principios básicos se pueden dividir en tres etapas:

La inyección de alta presión y la formación de la columna líquida: el líquido se transporta a la placa microporosa a un flujo constante (q) a través de una bomba de inyección de precisión, formando una columna líquida cilíndrica. El diámetro del microporos suele ser de 0,05 - 0,5 mm, lo que garantiza la estabilidad de la columna líquida. Por ejemplo, el diseño de microporos del modelo tsi3450 puede evitar el desplazamiento de la columna líquida y sentar las bases para una fractura uniforme posterior.

Perturbación mecánica periódica: la cerámica piezoeléctrica proporciona vibraciones de alta frecuencia (100 - 1000hz), lo que hace que la columna líquida se rompa en gotas uniformes a una frecuencia específica. La frecuencia de vibración coincide estrictamente con la velocidad de generación de gotas para garantizar que cada período de perturbación produzca una gota. Por ejemplo, cuando la frecuencia de vibración es de 500hz, se generan 500 gotas por segundo, y la desviación estándar geométrica de la distribución del tamaño de las partículas es inferior a 1,01.

Evaporación de disolventes y formación de partículas monodispersas: durante el transporte de gotas por el flujo de aire, los disolventes volátiles (como etanol y agua) se evaporan rápidamente para formar partículas de aerosol monodispersas sólidas o líquidas. El tamaño de las partículas se puede controlar con precisión ajustando el flujo de líquido (q), la concentración de solutos (c) y la frecuencia de vibración (f). Por ejemplo, cuando q = 0,1cm cúbico / s, C = 0,01, f = 500hz, el valor de cálculo del tamaño de las partículas es de aproximadamente 2,3 micras, y el error real es inferior al 2%.

Escenarios de aplicación típicos:

Calibración del contador óptico de partículas: se necesitan aerosoles con un tamaño de partícula muy uniforme (como partículas estándar de 0,3 micras y 1 micras).

Prueba de eficiencia del filtro: simular contaminantes específicos de tamaño de partícula (como partículas de 0,5 μmdehs) para detectar el rendimiento del filtro hepa.

Estudio de exposición humana: generar escenarios de inhalación simulados de contaminantes con un tamaño de partícula específico (por ejemplo, 2,5 micras).

Generadores de aerosoles condensados: regulación del tamaño de las partículas para la deposición por vapor y la condensación

El generador de aerosoles condensados genera aerosoles con un tamaño de partícula estrictamente controlable a través del proceso de gasificación y condensación, y su proceso técnico se puede dividir en tres etapas:

Generación de núcleos de cristal: atomizar líquidos (como dehs, pop) en pequeñas gotas como núcleo de condensación utilizando generadores de pulverización (como la boquilla laskin). Por ejemplo, el generador ZR - 1300a, a través de una combinación de 4 - 10 inyectores laskin, puede generar núcleos de cristal con una concentración de 10 ⁶ / CM cúbico, proporcionando un núcleo uniforme para la condensación posterior.

Depósito en fase de vapor: el núcleo cristalino entra en Un evaporador que contiene sustancias aerosoles, como el aceite de cera de piedra, y su entorno está lleno de sustancias gaseosas. Las moléculas gaseosas se absorben y depositan en la superficie del núcleo cristalino para formar partículas iniciales. Por ejemplo, los generadores alemanes de la serie topasslg controlan la tasa de depósito de sustancias gaseosas ajustando la temperatura del evaporador (por ejemplo, 150 ° c) para lograr un control preliminar del tamaño de las partículas.

Control de condensación: después de que el gas mixto entra en el dispositivo de condensación, la temperatura cae bruscamente (por ejemplo, de 150 ° C a 20 ° c), y la materia gaseosa se condensa en núcleos de cristal para formar partículas sólidas o líquidas. Al ajustar la temperatura y el caudal de condensación (3,5 - 4,5l / min), se puede controlar con precisión el tamaño de las partículas. Por ejemplo, cuando la temperatura de condensación es de 10 ° c, se generan partículas de 0,5 μmdehs; Cuando la temperatura sube a 30 ° c, el tamaño de las partículas aumenta a 2 micras.

Ventajas clave:

Amplia gama de tamaños de partículas: puede producir partículas sólidas o líquidas de 0,1 - 8 micras (como cera dura de palma brasileña, ácido esteárico).

Concentración controlable: la concentración de generación de partículas supera los 10 ⁶ / CM cúbico, y la desviación estándar geométrica es inferior a 1,25.

Estabilidad morfológica: salida de partículas esféricas y electroneutras, adecuadas para experimentos de etiquetado fluorescente o radiactivo.

Escenarios de aplicación típicos:

Generación experimental de partículas en túneles de viento: simulación del comportamiento de aerosoles atmosféricos (como el estudio de difusión de partículas de neblina).

Calibración del velocímetro Doppler láser: se necesitan partículas uniformes de alta concentración (como partículas de poliestireno de 1 μm).

Análisis del rendimiento del detector de gases de combustión: detecta la respuesta del detector a un tamaño de partícula específico (como 2,5 micras).

Comparación técnica y sugerencias de selección

Precisión del control del tamaño de las partículas:

Tipo de agujero de vibración: error de cálculo del tamaño de las partículas inferior al 2%, desviación estándar geométrica inferior a 1,01, adecuado para escenarios que requieren un estricto control del tamaño de las partículas (como la calibración del instrumento).

Tipo de condensación: el rango de tamaño de las partículas es más amplio (0,1 - 8 micras), pero la desviación estándar geométrica es de 1,10 - 1,25, que es adecuado para experimentos que requieren una distribución del tamaño de las partículas un poco más amplia (como la simulación de agujeros de viento).

Complejidad operativa:

Tipo de agujero de vibración: es necesario ajustar con precisión la frecuencia de vibración y el flujo de líquido, lo que requiere altos requisitos técnicos para los operadores.

Tipo de condensación: el tamaño de las partículas se puede controlar ajustando la temperatura y el flujo de condensación, y la operación es más intuitiva.

Coincidencia de escenarios de aplicación:

Si es necesario generar partículas de tamaño nanométrico con un tamaño de partícula inferior a 1 micra, se elige el tipo de condensación (el tamaño mínimo de partícula del tipo de agujero vibrante suele ser de 0,8 micras).

Si se necesitan aerosoles de alta concentración (> 10 ⁶ / CM 3), el rendimiento de condensación es mejor; Si se necesita un tamaño de partícula absolutamente uniforme (desviación estándar geométrica inferior a 1,05), el tipo de agujero de vibración es más adecuado.