Генератор аэрозоля с вибрационным отверстием сочетается с периодическими механическими возмущениями путем впрыска жидкости высокого давления для достижения равномерного разрушения капли и точного управления диаметром частицы. Его основные принципы можно разделить на три этапа:
впрыск высокого давления и образование жидкого столба: жидкость транспортируется через прецизионный инъекционный насос с постоянным расходом (Q) в микропористые пластины, образуя цилиндрический жидкий столб. Диаметр микроотверстия обычно составляет 0,05 - 0,5 мм, что обеспечивает стабильность жидкой колонны. Например, микропористость модели TSI3450 спроектирована таким образом, чтобы избежать смещения колонны жидкости и заложить основу для последующего равномерного разрушения.
Периодические механические возмущения: пьезоэлектрическая керамика обеспечивает высокочастотные вибрации (100 - 1000 Гц), которые разрывают столбы жидкости в однородные капли на определенной частоте. Частота вибрации строго соответствует скорости образования капель, гарантируя, что каждый цикл возмущения производит одну каплю. Например, при частоте вибрации 500 Гц в секунду образуется 500 капель, а геометрическое стандартное отклонение распределения диаметра частиц составляет менее 1,01.
Растворитель испаряется с образованием монодисперсных частиц: капли жидкости быстро испаряются летучими растворителями (например, этанолом, водой) во время транспортировки воздушного потока, образуя твердые или жидкие монодисперсные аэрозольные частицы. Размер частиц можно точно контролировать путем регулирования потока жидкости (Q), концентрации растворителя (C) и частоты вибрации (f). Например, когда Q = 0,1 см³ / с, C = 0,01, f = 500 Гц, расчетное значение диаметра частицы составляет около 2,3 мкм, а фактическая погрешность составляет менее 2%.
Типичный сценарий применения:
Калибровка оптических счетчиков частиц: аэрозоли с очень однородным диаметром частиц (например, стандартные частицы 0,3 мкм, 1 мкм).
Тест на эффективность фильтра: имитация конкретных загрязнителей диаметром частиц (например, частиц 0,5 мкДЭХС) для определения характеристик фильтра HEPA.
Исследования воздействия на человека: моделирование сценариев всасывания загрязняющих веществ, которые генерируют определенный размер частиц (например, 2,5 мкм).
Генератор конденсаторных аэрозолей: регулирование размеров частиц при осаждении в газовой фазе и конденсации
Генератор конденсатного аэрозоля производит аэрозоль строго контролируемого размера частиц посредством процесса газификации - конденсации, и его технический процесс можно разделить на три этапа:
Формирование ядра кристалла: распыление жидкости (например, DEHS, DOP) в крошечные капли с использованием генератора распыления (например, форсунки Ласкина) в качестве ядра конденсации. Например, генератор ZR - 1300A, комбинированный с 4 - 10 форсунками Ласкина, может генерировать ядра кристаллов с концентрацией до 10⁶см³, обеспечивая однородное ядро для последующей конденсации.
осаждение в газовой фазе: ядро кристалла поступает в испаритель, содержащий аэрозольное вещество (например, парафиновое масло), окруженное газообразным веществом. Газообразные молекулы адсорбируются и осаждаются на поверхности кристаллического ядра, образуя первичные частицы. Например, немецкие генераторы серии TopassSLG контролируют скорость осаждения газообразных веществ, регулируя температуру испарителя (например, 150°C), обеспечивая предварительную регулировку размера частиц.
Контроль конденсации: После того, как смесь поступает в конденсаторное устройство, температура резко падает (например, со 150°C до 20°C), газообразный материал конденсируется с кристаллическим ядром, образуя твердые или жидкие частицы. Благодаря регулированию температуры конденсации и расхода (3,5 - 4,5 л / мин) можно точно контролировать диаметр частиц. Например, при температуре конденсации 10 °C образуются частицы 0,5 мкмDEHS; При повышении температуры до 30°С диаметр частиц увеличивается до 2мкм.
Ключевые преимущества:
Широкий диапазон гранул: твердые или жидкие частицы могут образовывать 0,1 - 8 мкм (например, бразильский пальмовый твердый воск, стеариновая кислота).
Концентрация контролируема: концентрация образования частиц превышает 10 пг / см³, геометрическое стандартное отклонение составляет менее 1,25.
Морфологическая стабильность: выход сферических, электрически нейтральных частиц, подходящих для экспериментов с флуоресцентными или радиоактивными маркерами.
Типичный сценарий применения:
Экспериментальное образование частиц в аэродинамической трубе: моделирование поведения атмосферных аэрозолей (например, исследование диффузии частиц смога).
Калибровка лазерного доплеровского спидометра: требуется высокая концентрация однородных частиц (например, частиц 1 мкм полистирола).
Анализ характеристик детектора дымовых газов: обнаружение реакции детектора на определенный диаметр частиц (например, 2,5 мкм).
Техническое сравнение и рекомендации по выбору
Точность контроля размера частиц:
Вибрационное отверстие: погрешность вычисления диаметра частицы менее 2%, геометрическое стандартное отклонение < 1.01, применимое к сценариям, требующим строгого контроля диаметра частицы (например, калибровки прибора).
Конденсационная формула: более широкий диапазон диаметра частиц (0,1 - 8 мкм), но геометрическое стандартное отклонение составляет 1,10 - 1,25 и подходит для экспериментов, требующих более широкого распределения диаметра частиц (например, моделирование аэродинамической трубы).
Операционная сложность:
Вибрационное отверстие: необходимо точно регулировать частоту вибрации и расход жидкости, технические требования к оператору выше.
Конденсационная формула: диаметр частицы можно контролировать путем регулирования температуры и расхода конденсации, и операция более интуитивно понятна.
Сценарий применения соответствует:
Для образования наночастиц с диаметром частиц менее 1 мкм используется метод конденсации (минимальный диаметр частиц с вибрационным отверстием обычно составляет 0,8 мкм).
Если требуется высокая концентрация (> 10⁶ / см³) аэрозолей, конденсаторные свойства лучше; Если требуется абсолютно однородный диаметр зерна (геометрическое стандартное отклонение < 1,05), то более подходящим является тип вибрационного отверстия.