Tropfengröße

Viele technische Verfahren, wie beispielsweise Gaswäschen, hängen davon ab, dass die größtmögliche Kontaktfläche zwischen einer Flüssigkeit und einem Gasstrom hergestellt wird. Das Erzielen dieser größtmöglichen Kontaktfläche erfordert ein Aufbrechen der Flüssigkeit in kleinstmögliche Tropfen. Technisch umsetzen können wir dies durch folgende Parameteränderungen:

  • Erhöhung des Drucks
  • Senkung des Volumenstroms
  • Vergrößerung des Strahlwinkels
  • Verwendung von Zweistoff-Düsen

In der Praxis erzeugt eine Düse aus einem kompakten Flüssigkeitsstrom Tropfen in einem bestimmten Größenbereich. Da es unzweckmäßig ist, alle erzeugten Größen aufzulisten, wird die Tropfengröße (in µm) gewöhnlich als D32 Sauter - Durchmesser angegeben. Dabei ist es wichtig, die verschiedenen Durchmesserbegriffe zu kennen.

Nachstehend die Definitionen der am häufigsten benutzen Durchmesser:

Mittlerer Volumen Durchmesser DV0,5

Der Durchmesser, der das Gesamtvolumen der Tropfen in zwei gleiche Hälften teilt. Dem entsprechend besteht eine Hälfte des Gesamtvolumens aus Tropfen aus kleinerem, die andere Hälfte aus Tropfen mit größerem Durchmesser.

Ein mittlerer Volumen Durchmesser DV0,5=200µm bedeutet, dass 50% des Gesamtvolumens aus Tropfen kleiner gleich 200µm besteht. Dies bedeutet nicht, dass anzahlmäßig 50% der Tropfen kleiner als 200µm sind.

An dieser Stelle ist zu bemerken, dass die Angabe eines einzigen charakteristischen Tropfendurchmessers keineswegs ausreichend ist um das gesamte Tropfenspektrum eines Sprühs umfassend zu beschreiben. Zwei Sprühs, die exakt den gleichen Volumen Durchmesser DV0,5 aufweisen, müssen nicht die gleiche spezifische Oberfläche aufweisen.

Mittlerer Volumendurchmesser D30

Der Durchmesser eines Tropfens, dessen Volumen, multipliziert mit der Gesamtzahl der Tropfen, gleich dem Gesamtvolumen der Probe ist.

Mittlerer arithmetischer Durchmesser D10

Das rechnerische Mittel der Durchmesser aller Tropfen in der Sprühprobe.

Mittlerer Sauter Durchmesser D32

Der mittlere Sauter Durchmesser ist am besten geeignet um ein Sprüh zu charakterisieren. Das Verhältnis Volumen zu Oberfläche für den mittleren Durchmesser ist dasselbe wie für das gesamte Sprühvolumen. Daher wird für die Berechnung von Stoff- und Wärmeübergangsprozessen der mittlere Sauter Durchmesser häufig verwendet.

Mittlerer Volumen Durchmesser DV0,9

90% des Gesamtvolumens der Tropfen sind kleiner gleich des angebenden Tropfendurchmessers. Ein DV0,9=200µm bedeutet beispielsweise, dass 90% des Gesamtvolumens aus Tropfen kleiner gleich 200µm besteht. Dieser charakteristische Tropfendurchmesser ist bei Verdampfungsprozessen und Kühlungsprozessen von entscheidender Bedeutung.

Mittlerer Volumen Durchmesser DV0,1

10% des Gesamtvolumens der Tropfen sind kleiner gleich des angebenden Tropfendurchmessers. Ein DV0,1=200µm bedeutet beispielsweise, dass 10% des zerstäubten Gesamtvolumens aus Tropfen kleiner gleich 200µm besteht. Dieser charakteristische Tropfendurchmesser dient oftmals als Entscheidungskriterium, ob Tropfen, von einer bestimmten Größe, von einem Gasstrom mitgerissen werden. Der DV0,1 dient zur Auswahl des geeigneten Tropfenabscheiders.

Dralldüsen erzeugen im Allgemeinen größere Tropfen als Spiraldüsen. Luftzerstäuberdüsen, wie die XA- oder SA-Serie, erzeugen typischerweise von allen Düsen die kleinsten Tropfen.


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